JP4422473B2 - Method for manufacturing group III nitride substrate - Google Patents
Method for manufacturing group III nitride substrate Download PDFInfo
- Publication number
- JP4422473B2 JP4422473B2 JP2003425632A JP2003425632A JP4422473B2 JP 4422473 B2 JP4422473 B2 JP 4422473B2 JP 2003425632 A JP2003425632 A JP 2003425632A JP 2003425632 A JP2003425632 A JP 2003425632A JP 4422473 B2 JP4422473 B2 JP 4422473B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group iii
- substrate
- iii nitride
- crystal
- layer
- 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 - Lifetime
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 236
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims description 113
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 81
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 77
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 202
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 94
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 70
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 41
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 33
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 30
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 30
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000011800 void material Substances 0.000 claims description 22
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 21
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 14
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 12
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 10
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 8
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims description 5
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- YXTPWUNVHCYOSP-UHFFFAOYSA-N bis($l^{2}-silanylidene)molybdenum Chemical compound [Si]=[Mo]=[Si] YXTPWUNVHCYOSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 4
- 229910021344 molybdenum silicide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 4
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 claims description 4
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 4
- WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N tungsten disilicide Chemical compound [Si]#[W]#[Si] WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910021342 tungsten silicide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 167
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 97
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 91
- 239000010408 film Substances 0.000 description 41
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 21
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 16
- 238000004943 liquid phase epitaxy Methods 0.000 description 14
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 10
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 8
- IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N trimethylindium Chemical compound C[In](C)C IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 6
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 4
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005136 cathodoluminescence Methods 0.000 description 3
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010027146 Melanoderma Diseases 0.000 description 1
- 208000012868 Overgrowth Diseases 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-N diphosphoric acid Chemical compound OP(O)(=O)OP(O)(O)=O XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 nitride compound Chemical class 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229940005657 pyrophosphoric acid Drugs 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005092 sublimation method Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
本発明は、III族窒化物基板(III族窒化物結晶を含む基板)の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a group III nitride substrate (a substrate including a group III nitride crystal).
窒化ガリウム(GaN)などのIII族窒化物化合物半導体(以下、III族窒化物半導体またはGaN系半導体という場合がある)は、青色や紫外光を発光する半導体素子の材料として注目されている。青色レーザダイオード(LD)は、高密度光ディスクやディスプレイに応用され、また青色発光ダイオード(LED)はディスプレイや照明などに応用される。また、紫外線LDはバイオテクノロジなどへの応用が期待され、紫外線LEDは蛍光灯の紫外線源として期待されている。 Group III nitride compound semiconductors such as gallium nitride (GaN) (hereinafter sometimes referred to as group III nitride semiconductors or GaN-based semiconductors) are attracting attention as materials for semiconductor elements that emit blue or ultraviolet light. Blue laser diodes (LD) are applied to high-density optical discs and displays, and blue light-emitting diodes (LEDs) are applied to displays and lighting. Further, ultraviolet LD is expected to be applied to biotechnology and the like, and ultraviolet LED is expected to be an ultraviolet source of fluorescent lamps.
LDやLED用のIII族窒化物半導体(例えば、GaN)の基板は、通常、気相エピタキシャル成長によって形成されている。例えば、サファイア基板上にIII族窒化物結晶をヘテロエピタキシャル成長させた基板などが用いられている。しかしながら、サファイア基板とGaN結晶とは、格子定数に13.8%の差があり、線膨張係数にも25.8%の差がある。このため、気相エピタキシャル成長によって得られるGaN薄膜では結晶性が十分ではない。この方法で得られる結晶の転位密度は、通常、108cm-2〜109cm-2であり、転位密度の減少が重要な課題となっている。この課題を解決するために、転位密度を低減する取り組みが行われており、例えば、ELOG(Epitaxial lateral overgrowth)法が開発されている。この方法によれば、転位密度を105cm-2〜106cm-2程度まで下げることができるが、作製工程が複雑である。 A substrate of a group III nitride semiconductor (for example, GaN) for an LD or LED is usually formed by vapor phase epitaxial growth. For example, a substrate obtained by heteroepitaxially growing a group III nitride crystal on a sapphire substrate is used. However, the sapphire substrate and the GaN crystal have a difference of 13.8% in the lattice constant and a difference of 25.8% in the linear expansion coefficient. For this reason, the GaN thin film obtained by vapor phase epitaxial growth has insufficient crystallinity. The dislocation density of the crystal obtained by this method is usually 10 8 cm −2 to 10 9 cm −2 , and reduction of the dislocation density is an important issue. In order to solve this problem, efforts have been made to reduce the dislocation density, and for example, an ELOG (Epitaxial Lateral Overgrowth) method has been developed. According to this method, the dislocation density can be lowered to about 10 5 cm −2 to 10 6 cm −2, but the manufacturing process is complicated.
一方、気相エピタキシャル成長ではなく、液相で結晶成長を行う方法も検討されてきた。しかしながら、GaNやAlNなどのIII族窒化物単結晶の融点における窒素の平衡蒸気圧は1万気圧以上であるため、従来、GaNを液相で成長させるためには1200℃で8000気圧の条件が必要とされてきた。これに対し、近年、Naフラックスを用いることで、750℃、50気圧という比較的低温低圧でGaNを合成できることが明らかにされた。 On the other hand, a method of performing crystal growth in a liquid phase instead of vapor phase epitaxial growth has been studied. However, since the equilibrium vapor pressure of nitrogen at the melting point of a group III nitride single crystal such as GaN or AlN is 10,000 atmospheres or more, conventionally, a condition of 8000 atmospheres at 1200 ° C. is required for growing GaN in a liquid phase. It has been needed. On the other hand, it has recently been clarified that GaN can be synthesized at a relatively low temperature and low pressure of 750 ° C. and 50 atm by using Na flux.
最近では、アンモニアを含む窒素ガス雰囲気下においてGaとNaとの混合物を800℃、50気圧で溶融させ、この融液を用いて96時間の育成時間で、最大結晶サイズが1.2mm程度の単結晶が得られている(例えば、特許文献1)。 Recently, a mixture of Ga and Na was melted at 800 ° C. and 50 atm in a nitrogen gas atmosphere containing ammonia, and a single crystal having a maximum crystal size of about 1.2 mm was grown using this melt for 96 hours. Crystals are obtained (for example, Patent Document 1).
また、サファイア基板上に有機金属気相成長(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法によりGaN結晶層を成膜したのち、液相成長(LPE:Liquid phase epitaxy)法によって単結晶を成長させる方法も報告されている。
III族窒化物基板の製造には、通常、サファイア基板などが用いられている。しかしながら、これらの基板とIII族窒化物結晶とは、格子定数や熱膨張係数が異なるため、これらの基板を用いてIII族窒化物結晶を成長させると、基板に歪みや反りが生じる場合があった。そのため、結晶育成中に基板が破損したり、形成された半導体基板を用いてデバイスを製造する場合に製造が難しくなったりする場合があった。例えば、デバイス製造工程で用いられるステッパーなどでは、マスクの位置あわせが困難となる場合がある。 A sapphire substrate or the like is usually used for manufacturing a group III nitride substrate. However, since these substrates and group III nitride crystals have different lattice constants and thermal expansion coefficients, when the group III nitride crystals are grown using these substrates, the substrates may be distorted or warped. It was. For this reason, the substrate may be damaged during crystal growth, or manufacturing may be difficult when a device is manufactured using the formed semiconductor substrate. For example, in a stepper used in a device manufacturing process, mask alignment may be difficult.
このような状況に鑑み、本発明は、良質なIII族窒化物結晶のみからなり反りが小さい基板を製造することが可能な製造方法を提供することを目的とする。 In view of such a situation, an object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of manufacturing a substrate made of only a high-quality group III nitride crystal and having a small warpage.
上記目的を達成するため、本発明の第1の製造方法は、(i)基板上に、空隙を備えるIII族窒化物層を形成する工程と、(ii)窒素を含む雰囲気下において、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムから選ばれる少なくとも1つのIII族元素とアルカリ金属とを含む融液に前記III族窒化物層の表面を接触させることによって、前記少なくとも1つのIII族元素と窒素とを反応させて前記III族窒化物層上にIII族窒化物結晶を成長させる工程と、(iii)前記基板を含む部分と前記III族窒化物結晶を含む部分とを、前記空隙の近傍において分離する工程とを含む。 In order to achieve the above object, the first production method of the present invention includes (i) a step of forming a group III nitride layer having voids on a substrate, and (ii) gallium, under an atmosphere containing nitrogen, By bringing the surface of the group III nitride layer into contact with a melt containing at least one group III element selected from aluminum and indium and an alkali metal, the at least one group III element and nitrogen are reacted with each other. Growing a group III nitride crystal on the group III nitride layer; and (iii) separating the portion containing the substrate and the portion containing the group III nitride crystal in the vicinity of the gap. .
また、本発明の第2の製造方法は、(I)基板の表面を加工して凸部を形成する工程と、
(II)前記凸部の上面からIII族窒化物層を成長させることによって、前記基板と前記III族窒化物層との間に空隙が形成された種結晶基板を形成する工程と、
(III)窒素を含む加圧雰囲気下において、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムから選ばれる少なくとも1つのIII族元素とアルカリ金属とを含む融液に前記III族窒化物層の表面を接触させることによって、前記少なくとも1つのIII族元素と窒素とを反応させて前記III族窒化物層上にIII族窒化物結晶を成長させる工程と、
(IV)前記基板を含む部分と前記III族窒化物結晶を含む部分とを前記空隙の近傍において分離する工程とを含むIII族窒化物基板の製造方法である。
Moreover, the second manufacturing method of the present invention includes (I) a step of processing the surface of the substrate to form a convex portion;
(II) forming a seed crystal substrate in which a gap is formed between the substrate and the group III nitride layer by growing a group III nitride layer from the upper surface of the convex portion;
(III) contacting the surface of the group III nitride layer with a melt containing at least one group III element selected from gallium, aluminum and indium and an alkali metal under a pressurized atmosphere containing nitrogen, Reacting at least one group III element with nitrogen to grow a group III nitride crystal on the group III nitride layer;
(IV) A method for producing a group III nitride substrate including a step of separating a portion including the substrate and a portion including the group III nitride crystal in the vicinity of the gap.
なお、この明細書において、III族窒化物とは、特に限定がない限り、組成式AlxGayIn1-x-yN(ただし0≦x≦1、0≦y≦1)で表される半導体を意味する。なお、組成比が負の値になることはないため、0≦1−x−y≦1を満たすことはいうまでもない(他の組成式においても同様である)。 In this specification, the group III nitride is a semiconductor represented by the composition formula Al x Ga y In 1-xy N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) unless otherwise specified. Means. Note that since the composition ratio never becomes a negative value, it goes without saying that 0 ≦ 1-xy ≦ 1 is satisfied (the same applies to other composition formulas).
本発明の製造方法によれば、良質なIII族窒化物結晶のみからなり反りが小さい基板を容易に製造できる。 According to the manufacturing method of the present invention, it is possible to easily manufacture a substrate made of only a high-quality group III nitride crystal and having a small warp.
以下、本発明について詳しく説明する。 The present invention will be described in detail below.
本発明の製造方法において、前記少なくとも1つの元素がガリウムであり、前記III族窒化物結晶がGaN結晶であることが好ましい。 In the production method of the present invention, it is preferable that the at least one element is gallium and the group III nitride crystal is a GaN crystal.
本発明の製造方法において、前記窒素を含む雰囲気が加圧雰囲気であることが好ましい。前記加圧の範囲は、例えば、0.1MPa〜10MPaの範囲であり、好ましくは0.5MPa〜5MPaの範囲である。 In the production method of the present invention, the nitrogen-containing atmosphere is preferably a pressurized atmosphere. The range of the said pressurization is the range of 0.1 MPa-10 MPa, for example, Preferably it is the range of 0.5 MPa-5 MPa.
本発明の第1の製造方法の前記(iii)の工程において、前記基板の線膨張係数と前記III族窒化物結晶の線膨張係数との差によって発生する応力を利用して分離を行うことが好ましい。 In the step (iii) of the first production method of the present invention, the separation may be performed using stress generated by the difference between the linear expansion coefficient of the substrate and the linear expansion coefficient of the group III nitride crystal. preferable.
前記本発明の第1の製造方法において、前記(i)の工程が、
(i−1)前記基板上に、組成式AluGavIn1-u-vN(ただし、0≦u≦1、0≦v≦1である)で表される第1の半導体層を形成する工程と、
(i−2)前記第1の半導体層の一部を除去して凸部を形成する工程と、
(i−3)組成式AlxGayIn1-x-yN(ただし、0≦x≦1、0≦y≦1である)で表される第2の半導体層を前記第1の半導体層の凸部の上面から成長させることによって、前記凸部以外の部分が空隙となった前記III族窒化物層を形成する工程を含み、
前記(iii)の工程において前記凸部の上面において前記第1の半導体層と前記第2の半導体層とを分離することが好ましい。
In the first production method of the present invention, the step (i) comprises:
(I-1) A first semiconductor layer represented by the composition formula Al u Ga v In 1 -uv N (where 0 ≦ u ≦ 1, 0 ≦ v ≦ 1) is formed on the substrate. Process,
(I-2) a step of removing a part of the first semiconductor layer to form a convex portion;
(I-3) A second semiconductor layer represented by a composition formula Al x Ga y In 1-xy N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) is defined as the first semiconductor layer. Including the step of forming the group III nitride layer in which a portion other than the convex portion becomes a void by growing from the upper surface of the convex portion,
In the step (iii), it is preferable to separate the first semiconductor layer and the second semiconductor layer on the upper surface of the convex portion.
前記上面は、C面であることが好ましい。 The upper surface is preferably a C surface.
前記(i−2)の工程において、前記凸部がストライプ状に形成されることが好ましい。 In the step (i-2), the convex portion is preferably formed in a stripe shape.
前記(i−2)の工程において、前記凸部の上面以外の凹部の部分をマスク膜によって覆うことが好ましい。前記マスク膜は、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムおよび酸化ニオブ、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステンシリサイド、モリブデンシリサイドおよびニオブシリサイドが好ましく、これらは単独で使用してもよいし、2種類以上で併用してもよい。前記マスク膜は、高融点金属または高融点金属化物から形成されていることが好ましい。 In the step (i-2), it is preferable to cover a concave portion other than the upper surface of the convex portion with a mask film. The mask film is preferably silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride oxide, titanium oxide, zirconium oxide and niobium oxide, tungsten, molybdenum, niobium, tungsten silicide, molybdenum silicide and niobium silicide. It may be used alone or in combination of two or more. The mask film is preferably formed of a refractory metal or a refractory metallized material.
本発明の製造方法において、前記基板がサファイア基板であることが好ましい。 In the manufacturing method of the present invention, the substrate is preferably a sapphire substrate.
本発明の製造方法において、前記アルカリ金属が、ナトリウム、リチウムおよびカリウムから選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。 In the production method of the present invention, the alkali metal is preferably at least one selected from sodium, lithium and potassium.
本発明の製造方法において、前記融液が、アルカリ土類金属をさらに含むことが好ましい。 In the production method of the present invention, it is preferable that the melt further contains an alkaline earth metal.
本発明の第1の製造方法において、前記(i)の工程が、
(i−a)基板上に、組成式AluGavIn1-u-vN(ただし、0≦u≦1、0≦v≦1である)で表される第1の半導体層を形成する工程と、
(i−b)前記第1の半導体層の一部分を前記基板が露出するまで除去して空隙となる凹部を形成し、かつ残りの部分を凸部に形成する工程とを含み、
前記(ii)の工程において、前記(i−b)の凸部表面においてIII族窒化物結晶を成長させることが好ましい。
In the first production method of the present invention, the step (i)
(Ia) A step of forming a first semiconductor layer represented by a composition formula Al u Ga v In 1 -uv N (where 0 ≦ u ≦ 1, 0 ≦ v ≦ 1) on a substrate. When,
(Ib) removing a part of the first semiconductor layer until the substrate is exposed to form a concave part that becomes a void, and forming the remaining part into a convex part,
In the step (ii), it is preferable to grow a group III nitride crystal on the surface of the convex portion (ib).
本発明の第1の製造方法において、前記(i)の工程が、
(i−c)基板上に、パターニングされたマスク膜を形成する工程と、
(i−d)前記マスク膜から露出する前記基板上に、組成式AluGavIn1-u-vN(ただし、0≦u≦1、0≦v≦1である)で表される凸状の第1の半導体層を形成し、かつ前記凸状の第1の半導体層が形成されていない凹部を空隙とする工程とを含み、
前記(ii)の工程において、前記(i−c)の第1の半導体層表面においてIII族窒化物結晶を成長させることが好ましい。
In the first production method of the present invention, the step (i)
(Ic) forming a patterned mask film on the substrate;
( Id ) Convex shape represented by the composition formula Al u Ga v In 1 -uv N (where 0 ≦ u ≦ 1, 0 ≦ v ≦ 1) on the substrate exposed from the mask film. Forming a first semiconductor layer and forming a void in which the convex first semiconductor layer is not formed,
In the step (ii), it is preferable to grow a group III nitride crystal on the surface of the first semiconductor layer (ic).
本発明の第1の製造方法の前記(i)の工程において、前記空隙を備えるIII族窒化物層が、組成式AlxGayIn1-x-yN(ただし、0≦x≦1、0≦y≦1である)で表される半導体層を含み、該半導体層を形成後、アンモニアと窒素の混合雰囲気中で昇温熱処理することにより、該半導体層中または該半導体層表面に空隙を形成することが好ましい。この場合、前記空隙を備えるIII族窒化物層が、組成式GaxIn1-xN(ただし、0≦x≦1である)からなることが好ましい。前記昇温熱処理の昇温レートは、50〜100℃/分の範囲が好ましい。 In the step (i) above for the first manufacturing method of the present invention, III-nitride layer comprising said gap, composition formula Al x Ga y In 1-xy N ( However, 0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ After forming the semiconductor layer, heat treatment is performed in a mixed atmosphere of ammonia and nitrogen to form a void in the semiconductor layer or on the surface of the semiconductor layer. It is preferable to do. In this case, it is preferable that the group III nitride layer including the voids is composed of a composition formula Ga x In 1-x N (where 0 ≦ x ≦ 1). The temperature raising rate of the temperature raising heat treatment is preferably in the range of 50 to 100 ° C./min.
本発明の製造方法において、前記空隙の周期が30μm以上であることが好ましく、より好ましくは50μm以上であり、さらに好ましくは100μm以上である。なお、空隙とは、結晶断面に観測される空間を示し、SEM(Scanning Electron Microscope)で観察可能な空間(例えば、サブμmオーダー)若しくはそれ以上の空間を意味する。また、前記空隙の周期は、複数の空隙が並んだ場合の、相互間の距離であり、ピッチを意味する。これは、例えば、電子顕微鏡で測定できる。なお、前記空隙の周期は、例えば、前記凸部表面等のIII族窒化物結晶の成長点の相互の距離(ピッチ)で表すこともできる。また、この成長点の形成の仕方(例えば、大きさ、位置、相互距離)により、空隙の周期を調整することができる。 In the production method of the present invention, the period of the gap is preferably 30 μm or more, more preferably 50 μm or more, and further preferably 100 μm or more. Note that the void indicates a space observed in a crystal cross section, and means a space (for example, sub-μm order) or more space that can be observed with an SEM (Scanning Electron Microscope). The period of the air gap is a distance between a plurality of air gaps, and means a pitch. This can be measured, for example, with an electron microscope. The period of the voids can also be expressed by, for example, the mutual distance (pitch) of the growth points of the group III nitride crystal such as the convex surface. Further, the period of the gap can be adjusted depending on how the growth points are formed (for example, size, position, mutual distance).
つぎに、本発明のIII族窒化物基板は、本発明の製造方法により製造されたIII族窒化物基板である。 Next, the group III nitride substrate of the present invention is a group III nitride substrate manufactured by the manufacturing method of the present invention.
本発明の基板において、転位密集領域の周期は、30μm以上が好ましく、より好ましくは、50μm以上であり、さらに好ましく、100μm以上である。転位密集領域とは、刃状転位やらせん転位の数が、107〜108/cm2以上ある領域である。その測定方法としては、例えば、電子線照射によるカソードルミネッセンスを観察することで暗点の数より求める方法や、ピロリン酸などの酸(200℃)でエッチングした後、AFMなどで凹凸を観測する方法等があげられる。 In the substrate of the present invention, the period of the dislocation dense region is preferably 30 μm or more, more preferably 50 μm or more, and further preferably 100 μm or more. The dislocation dense region is a region where the number of edge dislocations and screw dislocations is 10 7 to 10 8 / cm 2 or more. As the measuring method, for example, a method of obtaining the number of dark spots by observing cathodoluminescence by electron beam irradiation, or a method of observing irregularities with AFM after etching with an acid (200 ° C.) such as pyrophosphoric acid. Etc.
つぎに、本発明の半導体装置は、基板と、前記基板上に形成された半導体素子とを備える半導体装置であって、前記基板は、本発明の製造方法によって製造されたIII族窒化物基板である。前記半導体素子は、レーザダイオードまたは発光ダイオードであることが好ましい。 Next, the semiconductor device of the present invention is a semiconductor device including a substrate and a semiconductor element formed on the substrate, and the substrate is a group III nitride substrate manufactured by the manufacturing method of the present invention. is there. The semiconductor element is preferably a laser diode or a light emitting diode.
以下、本発明の実施の形態について例をあげて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to examples.
本発明の方法は、III族窒化物基板を製造するための方法である。この方法によれば、III族窒化物半導体単結晶のみからなる基板を製造できる。 The method of the present invention is a method for manufacturing a group III nitride substrate. According to this method, a substrate made of only a group III nitride semiconductor single crystal can be manufactured.
この方法では、まず、基板上に、空隙を備えるIII族窒化物層を形成する(工程(i))。基板には、例えばサファイア基板を用いることができる。空隙を備えるIII族窒化物層を形成する方法の一例を以下に説明する。 In this method, first, a group III nitride layer having voids is formed on a substrate (step (i)). As the substrate, for example, a sapphire substrate can be used. An example of a method for forming a group III nitride layer having voids will be described below.
まず、基板上に、組成式AluGavIn1-u-vN(ただし、0≦u≦1、0≦v≦1である)で表される第1の半導体層を形成する(工程(i−1))。第1の半導体層は、例えば、MOCVD法やMBE法で形成できる。 First, a first semiconductor layer represented by a composition formula Al u Ga v In 1-uv N (where 0 ≦ u ≦ 1, 0 ≦ v ≦ 1) is formed on a substrate (step (i) -1)). The first semiconductor layer can be formed by, for example, the MOCVD method or the MBE method.
次に、前記第1の半導体層の一部を除去して凸部を形成する(工程(i−2))。凸部は、フォトリソグラフィーとエッチングとを組み合わせた公知の方法で形成できる。凸部の上面は、通常、C面となる。凸部の形状は、以下の工程で基板の分離を行いやすい形状が選択され、例えばストライプ状やドット状に形成することができる。凸部の面積は、全体の面積の50%以下であることが好ましい。ストライプ状の凸部を形成する場合、凸部の幅は、例えば、1μm〜5μmであり、隣接する凸部間の幅は、例えば、5μm〜20μmである。 Next, a part of the first semiconductor layer is removed to form a convex portion (step (i-2)). The convex portion can be formed by a known method in which photolithography and etching are combined. The upper surface of the convex portion is usually a C surface. The shape of the convex portion is selected so that the substrate can be easily separated in the following steps, and can be formed in a stripe shape or a dot shape, for example. The area of the convex portion is preferably 50% or less of the entire area. When forming a stripe-shaped convex part, the width | variety of a convex part is 1 micrometer-5 micrometers, for example, and the width | variety between adjacent convex parts is 5 micrometers-20 micrometers.
工程(i−2)では、凸部の上面以外の部分(凹部)をマスク膜によって覆うことが好ましい。マスク膜は、例えば、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化ニオブで形成できる。また、マスク膜は、融点が高い(融点が1000℃以上)の高融点金属または高融点金属化物で形成してもよい。具体的には、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステンシリサイド、モリブデンシリサイドまたはニオブシリサイドで形成してもよい。
空隙層のあるシード層を形成する方法
次に、組成式AlxGayIn1-x-yN(ただし、0≦x≦1、0≦y≦1である)で表される第2の半導体層を前記第1の半導体層の凸部の上面から成長させることによって、前記凸部以外の部分が空隙となった前記III族窒化物層を形成する工程((i−3))。第2の半導体層は、第1の半導体層と同じ組成でもよいし、異なる組成でもよい。第2の半導体層は、例えばMOCVD法やMBE法で形成できる。凸部の上面(C面)から成長した第2の半導体層は、上方および横方向に成長するため、隣接する凸部から成長した第2の半導体層が空間中でドッキングしてブリッジ構造を形成する。このようにして、凸部以外の部分に空隙が形成されたIII族窒化物層が形成される。このようにして得られたIII族窒化物半導体の結晶層を種結晶として、以下の工程(ii)で結晶成長を行う。
In the step (i-2), it is preferable to cover a portion (concave portion) other than the upper surface of the convex portion with a mask film. The mask film can be formed of, for example, silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride oxide, titanium oxide, zirconium oxide, or niobium oxide. Further, the mask film may be formed of a refractory metal or a refractory metallized material having a high melting point (melting point is 1000 ° C. or higher). Specifically, tungsten, molybdenum, niobium, tungsten silicide, molybdenum silicide, or niobium silicide may be used.
Method for forming seed layer with void layer Next, a second semiconductor layer represented by the composition formula Al x Ga y In 1-xy N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) Growing the group III from the upper surface of the convex portion of the first semiconductor layer, thereby forming the group III nitride layer in which a portion other than the convex portion becomes a void ((i-3)). The second semiconductor layer may have the same composition as the first semiconductor layer or a different composition. The second semiconductor layer can be formed by, for example, the MOCVD method or the MBE method. Since the second semiconductor layer grown from the upper surface (C-plane) of the convex portion grows upward and laterally, the second semiconductor layer grown from the adjacent convex portion is docked in the space to form a bridge structure. To do. In this way, a group III nitride layer in which voids are formed in portions other than the convex portions is formed. Crystal growth is performed in the following step (ii) using the crystal layer of the group III nitride semiconductor thus obtained as a seed crystal.
次に、窒素を含む雰囲気下(好ましくは100気圧以下の加圧雰囲気)において、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムから選ばれる少なくとも1つのIII族元素とアルカリ金属とを含む融液に前記III族窒化物層の表面を接触させることによって、前記少なくとも1つのIII族元素と窒素とを反応させて前記III族窒化物層上にIII族窒化物結晶を成長させる(工程(ii))。窒素を含む雰囲気下としては、例えば、窒素ガスや、アンモニアを含む窒素ガス雰囲気を適用できる。アルカリ金属には、ナトリウム、リチウムおよびカリウムから選ばれる少なくとも1つ、すなわち、それらの1つまたはそれらの混合物が用いられ、これらは通常、フラックスの状態で用いられる。 Next, the group III nitride layer is added to the melt containing at least one group III element selected from gallium, aluminum, and indium and an alkali metal in an atmosphere containing nitrogen (preferably a pressurized atmosphere of 100 atm or less). By bringing the surface into contact with each other, the at least one group III element and nitrogen are reacted to grow a group III nitride crystal on the group III nitride layer (step (ii)). As the atmosphere containing nitrogen, for example, a nitrogen gas atmosphere containing nitrogen gas or ammonia can be applied. As the alkali metal, at least one selected from sodium, lithium and potassium, that is, one of them or a mixture thereof is used, and these are usually used in a flux state.
融液は、例えば、材料を坩堝に投入して加熱することによって調製される。融液を作製したのち、融液を過飽和の状態とすることによって半導体結晶が成長する。材料の溶融および結晶成長は、例えば、温度が700℃〜1100℃程度で、圧力が1気圧〜50気圧程度で行われる。なお、融液は、アルカリ土類金属をさらに含んでもよい。アルカリ土類金属としては、例えば、Ca、Mg、Sr、Ba、Beなどを用いることができる。 The melt is prepared, for example, by putting a material into a crucible and heating it. After producing the melt, the semiconductor crystal grows by bringing the melt into a supersaturated state. The melting and crystal growth of the material are performed, for example, at a temperature of about 700 ° C. to 1100 ° C. and a pressure of about 1 to 50 atm. The melt may further contain an alkaline earth metal. As the alkaline earth metal, for example, Ca, Mg, Sr, Ba, Be and the like can be used.
この方法によれば、組成式AlsGatIn1-s-tN(ただし0≦s≦1、0≦t≦1)で表されるIII族窒化物結晶が得られる。例えば、材料となるIII族元素としてガリウムのみを用いることによってGaN結晶が得られ、材料となるIII族元素としてガリウムおよびアルミニウムを用いることによって組成式AlsGa1-sN(ただし0≦s≦1)で表される結晶が得られる。 According to this method, III-nitride crystal represented by a composition formula Al s Ga t In 1-st N ( provided that 0 ≦ s ≦ 1,0 ≦ t ≦ 1) is obtained. For example, a GaN crystal can be obtained by using only gallium as a group III element as a material, and a composition formula Al s Ga 1-s N (where 0 ≦ s ≦) by using gallium and aluminum as a group III element as a material. A crystal represented by 1) is obtained.
次に、前記基板を含む部分と前記III族窒化物結晶を含む部分とを、前記空隙の近傍において分離する(工程(iii))。この分離工程は、機械的に行ってもよいし、前記基板の線膨張係数と前記III族窒化物結晶の線膨張係数との差によって発生する応力を利用して行ってもよい。線膨張係数の差を利用する場合には、例えば工程(ii)ののちの冷却工程(自然冷却を含む)で分離を行うことができる。なお、上述した(i−1)〜(i−3)の工程を行う場合には、工程(iii)では、前記凸部の上面において前記第1の半導体層と前記第2の半導体層とを分離する。 Next, the portion including the substrate and the portion including the group III nitride crystal are separated in the vicinity of the gap (step (iii)). This separation step may be performed mechanically or may be performed using a stress generated by the difference between the linear expansion coefficient of the substrate and the linear expansion coefficient of the group III nitride crystal. When utilizing the difference in linear expansion coefficient, for example, separation can be performed in the cooling step (including natural cooling) after step (ii). In addition, when performing the process of (i-1)-(i-3) mentioned above, in process (iii), the said 1st semiconductor layer and said 2nd semiconductor layer are formed in the upper surface of the said convex part. To separate.
このようにして、III族窒化物結晶のみからなる基板が得られる。なお、上述した一例では、III族窒化物層に凸部を形成する場合について説明したが、凸部は基板に形成してもよい。この場合の製造方法を以下に説明する。 In this way, a substrate made of only a group III nitride crystal is obtained. In the example described above, the case where the convex portion is formed in the group III nitride layer has been described, but the convex portion may be formed on the substrate. A manufacturing method in this case will be described below.
この場合には、まず、基板の表面を加工して凸部を形成する(工程(I))。基板には、例えば、表面がC面であるサファイア基板を用いることができる。凹凸部の形成は、例えば、フォトリソグラフィー工程と、塩素ガスを用いたドライエッチングにより、作製することができる。 In this case, first, the surface of the substrate is processed to form convex portions (step (I)). As the substrate, for example, a sapphire substrate whose surface is a C plane can be used. The uneven portion can be formed, for example, by a photolithography process and dry etching using chlorine gas.
次に、前記凸部の上面からIII族窒化物層を成長させることによって、前記基板と前記III族窒化物層との間に空隙が形成された種結晶基板を形成する(工程(II))。III族窒化物層は、MOCVD法やMBE法で形成できる。ここで形成されたIII族窒化物半導体の結晶層を種結晶として、以下の工程で結晶成長を行う。 Next, by growing a group III nitride layer from the upper surface of the convex portion, a seed crystal substrate in which a void is formed between the substrate and the group III nitride layer is formed (step (II)). . The group III nitride layer can be formed by MOCVD or MBE. Crystal growth is performed in the following steps using the crystal layer of the group III nitride semiconductor formed here as a seed crystal.
次に、窒素を含む雰囲気下において、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムから選ばれる少なくとも1つのIII族元素とアルカリ金属とを含む融液に前記III族窒化物層の表面を接触させることによって、前記少なくとも1つのIII族元素と窒素とを反応させて前記III族窒化物層上にIII族窒化物結晶を成長させる(工程(III))。その後、前記基板を含む部分と前記III族窒化物結晶を含む部分とを前記空隙の近傍において分離する(工程(IV))。工程(III)および(IV)は、上述した工程(ii)および(iii)と同様であるため、重複する説明は省略する。工程(III)では、基板の凸部の上面において基板の分離が行われる。 Next, in an atmosphere containing nitrogen, the surface of the group III nitride layer is brought into contact with a melt containing at least one group III element selected from gallium, aluminum, and indium and an alkali metal. Three group III elements and nitrogen are reacted to grow a group III nitride crystal on the group III nitride layer (step (III)). Thereafter, the portion including the substrate and the portion including the group III nitride crystal are separated in the vicinity of the gap (step (IV)). Steps (III) and (IV) are the same as steps (ii) and (iii) described above, and therefore a duplicate description is omitted. In step (III), the substrate is separated on the upper surface of the convex portion of the substrate.
空隙を有する基板を種結晶として用いることにより、サファイア基板をGaN単結晶と分離することができる。この分離工程は、機械的に行ってもよいし、前記基板の線膨張係数と前記III族窒化物結晶の線膨張係数との差によって発生する応力を利用して行ってもよい。線膨張係数の差を利用する場合には、例えば、工程(II)ののちの冷却工程(自然冷却を含む)で分離を行うことができる。 By using a substrate having a void as a seed crystal, the sapphire substrate can be separated from the GaN single crystal. This separation step may be performed mechanically or may be performed using a stress generated by the difference between the linear expansion coefficient of the substrate and the linear expansion coefficient of the group III nitride crystal. When utilizing the difference in linear expansion coefficient, for example, separation can be performed in the cooling step (including natural cooling) after step (II).
上記実施例では、空隙を備えるIII族窒化物層を形成した基板を用いて、液相成長させたIII族窒化物結晶を空隙の近傍で分離する方法について説明したが、以下の方法においても空隙を形成することができ、同様にIII族窒化物結晶を分離することができる。 In the above embodiment, a method for separating a liquid phase grown group III nitride crystal in the vicinity of a void using a substrate on which a group III nitride layer having voids is formed has been described. In the same manner, the group III nitride crystal can be separated.
まず、基板上に、組成式AluGavIn1-u-vN(ただし、0≦u≦1、0≦v≦1である)で表される第1の半導体層を形成する(工程(i))。第1の半導体層は、例えば、MOCVD法やMBE法で形成できる。 First, a first semiconductor layer represented by a composition formula Al u Ga v In 1-uv N (where 0 ≦ u ≦ 1, 0 ≦ v ≦ 1) is formed on a substrate (step (i) )). The first semiconductor layer can be formed by, for example, the MOCVD method or the MBE method.
次に、前記第1の半導体層の一部を基板上面まで除去して凸部を形成する(工程(ii))。凸部は、フォトリソグラフィーとエッチングとを組み合わせた公知の方法で形成できる。凸部の上面は、通常、C面となる。凸部の形状は、以下の工程で基板の分離を行いやすい形状が選択され、例えば、ストライプ状やドット状に形成することができる。 Next, a part of the first semiconductor layer is removed to the upper surface of the substrate to form a convex portion (step (ii)). The convex portion can be formed by a known method in which photolithography and etching are combined. The upper surface of the convex portion is usually a C surface. As the shape of the convex portion, a shape that facilitates separation of the substrate in the following steps is selected, and for example, it can be formed in a stripe shape or a dot shape.
本実施例では、前記第1の半導体層の凸部上面に、窒素を含む雰囲気下(好ましくは100気圧以下の加圧雰囲気)において、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムから選ばれる少なくとも1つのIII族元素とアルカリ金属とを含む融液に前記第1の半導体層の表面を接触させることによって、前記少なくとも1つのIII族元素と窒素とを反応させてIII族窒化物結晶を成長させる(工程(iii))。 In this embodiment, at least one group III element selected from gallium, aluminum, and indium in an atmosphere containing nitrogen (preferably a pressurized atmosphere of 100 atm or less) is provided on the upper surface of the convex portion of the first semiconductor layer. By bringing the surface of the first semiconductor layer into contact with a melt containing an alkali metal, the at least one group III element and nitrogen are reacted to grow a group III nitride crystal (step (iii)). .
これにより、前記基板と前記III族窒化物結晶との間に空隙が形成される。本実施例では、III族窒化物結晶を、窒素を溶解させたIII族元素とアルカリ金属とを含む融液中で、
液相成長させるため、従来の有機金属気相成長(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法やハイドライド気相成長(HVPE)法などの気相成長と比較して、横方向の成長速度を早くすることができる。そのため、凸部の面積は、全体の面積の10%以下であることが好ましい。ストライプ状の凸部を形成する場合、凸部の幅は、例えば、1μm〜5μmであり、隣接する凸部間の幅は、例えば、20μm〜500μmである。凸部の周期は、30μm以上が望ましい。より望ましくは、50μm以上であり、さらに望ましくは100μm以上である。
As a result, a gap is formed between the substrate and the group III nitride crystal. In this example, the group III nitride crystal is melted in a melt containing a group III element in which nitrogen is dissolved and an alkali metal.
In order to perform the liquid phase growth, the lateral growth rate is increased as compared with the vapor phase growth such as the conventional metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method and the hydride vapor phase growth (HVPE) method. be able to. Therefore, the area of the convex part is preferably 10% or less of the entire area. When forming a stripe-shaped convex part, the width of a convex part is 1 micrometer-5 micrometers, for example, and the width between adjacent convex parts is 20 micrometers-500 micrometers, for example. As for the period of a convex part, 30 micrometers or more are desirable. More desirably, it is 50 μm or more, and further desirably 100 μm or more.
一般的なMOCVD法、MBE法、HVPE法などの気相成長法では、横方向の成長レートが遅く、凸部間の幅を20μm以下に設定しないと、それぞれの凸部から成長した結晶が図1のように合体することができない。また、凸部の幅は、結晶を成長させるためには数μm程度が必要である。そのため、凸部が形成されている領域と、形成されていない領域の比率は、ほぼ20%以上となる。しかしながら、液相成長では、横方向成長を促進でき、凸部から大きな単結晶を成長させることができるため、その比率をさらに小さくできる。凸部の比率をさげることは、LPEした結晶部と基板とが接する面積を小さくできることを意味しており、空隙近傍で基板を安定に分離することができ、その実用的効果は大きい。また、転位密集部の周期は、30μm以上が望ましい。より望ましくは50μm以上であり、さらに望ましくは100μm以上が望ましい。 In general vapor deposition methods such as MOCVD, MBE, and HVPE, the growth rate in the horizontal direction is slow, and unless the width between the protrusions is set to 20 μm or less, the crystals grown from the respective protrusions are illustrated. Cannot merge as in 1. Further, the width of the convex portion needs to be about several μm in order to grow a crystal. Therefore, the ratio of the region where the convex portion is formed to the region where the convex portion is not formed is approximately 20% or more. However, in the liquid phase growth, the lateral growth can be promoted, and a large single crystal can be grown from the convex portion, so that the ratio can be further reduced. Decreasing the ratio of the convex portion means that the area where the LPE crystal portion and the substrate are in contact with each other can be reduced, and the substrate can be stably separated in the vicinity of the gap, and its practical effect is great. Further, the period of the dislocation dense part is preferably 30 μm or more. More desirably, it is 50 μm or more, and further desirably 100 μm or more.
次に、前記基板と前記III族窒化物結晶とを、前記空隙の近傍において分離する(工程(iv))。この分離工程は、機械的に行ってもよいし、前記基板の線膨張係数と前記III族窒化物結晶の線膨張係数との差によって発生する応力を利用して行ってもよい。線膨張係数の差を利用する場合には、例えば、工程(ii)ののちの冷却工程(自然冷却を含む)で分離を行うことができる。 Next, the substrate and the group III nitride crystal are separated in the vicinity of the gap (step (iv)). This separation step may be performed mechanically or may be performed using a stress generated by the difference between the linear expansion coefficient of the substrate and the linear expansion coefficient of the group III nitride crystal. When utilizing the difference in linear expansion coefficient, for example, separation can be performed in the cooling step (including natural cooling) after step (ii).
また、凸部の半導体層を基板上に形成する方法として、以下の別の方法でもよい。 Another method described below may be used as a method of forming the convex semiconductor layer on the substrate.
まず、基板上に、マスク膜をパターニングする。マスク膜は、例えば、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、で形成できる。また、マスク膜は、融点が高い(融点が1000℃以上)高融点金属または高融点金属化物で形成してもよい。具体的には、チタン,タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステンシリサイド、モリブデンシリサイドまたはニオブシリサイドで形成してもよい。 First, a mask film is patterned on the substrate. The mask film can be formed of, for example, silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, or aluminum nitride oxide. The mask film may be formed of a refractory metal or a refractory metallized material having a high melting point (melting point of 1000 ° C. or higher). Specifically, titanium, tungsten, molybdenum, niobium, tungsten silicide, molybdenum silicide, or niobium silicide may be used.
次に、マスク膜から露出する基板上に、組成式AluGavIn1-u-vN(ただし、0≦u≦1、0≦v≦1である)で表される半導体層を形成する。半導体層は、例えば、MOCVD法やHVPE法で形成できる。 Next, a semiconductor layer represented by a composition formula Al u Ga v In 1 -uv N (where 0 ≦ u ≦ 1, 0 ≦ v ≦ 1) is formed on the substrate exposed from the mask film. The semiconductor layer can be formed by, for example, the MOCVD method or the HVPE method.
上記シード基板を用いて、窒素を含む雰囲気下において、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムから選ばれる少なくとも1つのIII族元素とアルカリ金属とを含む融液中でIII族窒化物結晶を成長させる。 Using the seed substrate, a group III nitride crystal is grown in a melt containing at least one group III element selected from gallium, aluminum, and indium and an alkali metal in an atmosphere containing nitrogen.
最後に、前記基板と前記III族窒化物結晶とを、前記空隙の近傍において分離する。 Finally, the substrate and the group III nitride crystal are separated in the vicinity of the gap.
以下、実施可能な例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail using examples that can be implemented.
実施例1では、サファイア基板上に、有機金属気相成長(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法や分子線エピタキシー(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法、HVPE法によってGaN結晶を成膜し、液相エピタキシャル成長(LPE:Liquid Phase Epitaxy)法、によってGaN系単結晶基板を得る方法について説明する。ここでいうGaN系結晶とは、組成式AlsGatIn1-s-tN(ただし、0≦s≦1、0≦t≦1)で表される半導体を意味する。本実施例では、GaN単結晶基板を製造する場合を例に挙げて説明するが、AlGaNやAlNといった単結晶基板を製造する場合も同様の方法で行うことができる。 In Example 1, a GaN crystal is formed on a sapphire substrate by a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, a molecular beam epitaxy (MBE) method, or an HVPE method. A method for obtaining a GaN-based single crystal substrate by an epitaxial growth (LPE: Liquid Phase Epitaxy) method will be described. The GaN group crystal here means a semiconductor represented by the composition formula Al s Ga t In 1-st N ( However, 0 ≦ s ≦ 1,0 ≦ t ≦ 1). In this embodiment, a case where a GaN single crystal substrate is manufactured will be described as an example, but a single crystal substrate such as AlGaN or AlN can be manufactured by the same method.
まず、図1(a)に示すように、サファイア(結晶性Al2O3)からなるサファイア基板11上に、MOCVD法によってGaNからなるシード層12を形成する。具体的には、基板温度が約1020℃〜1100℃になるようにサファイア基板を加熱したのち、トリメチルガリウム(TMG)とNH3とを基板上に供給することによって、GaNからなるシード層12を成膜する。なお、シード層12のIII族元素は、ガリウムに限らず、アルミニウムまたはインジウムを含んでもよい。すなわち、シード層12は、組成式AluGavIn1-u-vN(ただし、0≦u≦1、0≦v≦1である)で表される半導体結晶であればよい。
First, as shown in FIG. 1A, a
次に、図1(b)に示すように、シード層12の上面側の一部をエッチングすることによって、ストライプ状の凸部を形成する。具体的には、まず、シード層12の上面にレジスト膜を塗布したのち、塗布したレジスト膜をフォトリソグラフィー法によってストライプ状にパターニングすることによってレジストパターン13を形成する。続いて、レジストパターン13をマスクとして、シード層12に対してドライエッチングを行うことによって、シード層12の上部に、断面幅が約3μmの凸部と断面幅が約12μmの凹部とを1周期とする周期構造を形成する。以下の工程において基板の分離を容易にするために、凸部の幅は狭い方が好ましい。なお、本実施例では凸部をストライプ構造としたが、それ以外の構造であっても問題はない。例えば、ドット状の構造を面内に配置してもよい。
Next, as shown in FIG. 1B, a part of the
次に、図1(c)に示すように、凹部の部分にのみマスク膜14を形成する。なお、マスク膜14は、凹部の側壁面の全面を覆っていてもよく、壁面の一部のみを覆っていてもよい。マスク膜14は、例えば以下のように形成する。まず、電子サイクロトロン共鳴(ECR)スパッタ法を用いて、シード層12およびレジストパターン13を覆うように、窒化シリコン(SiNx)からなる薄膜を堆積させる。ここで、シリコンの原料には、固体シリコンを用い、反応性ガスには窒素を用い、プラズマガスにはアルゴンを用いることができる。このように、ECRスパッタ法を用いてマスク膜を形成することによって、良質のマスク膜を低温で形成することができる。次に、レジスタパターン13をリフトオフすることによって、レジストパターン13およびレジストパターン13上のマスク膜14を除去する。このようにして、凸部の上面(C面)が露出した状態にする。
Next, as shown in FIG. 1C, a
次に、図1(d)に示すように、露出した凸部の上面を種結晶としてGaN結晶からなる選択成長層15を再成長させる。例えば、低圧のMOCVD法(26600Pa(200Torr)、1050℃)によって、GaNを形成する。選択成長層15は、マスク膜14で覆われていない凸部の上面から選択的に成長する。選択成長層15は、各凸部の上面から上方に成長すると共に、基板面に平行な方向にも成長(ラテラル成長)する。凸部の上面から横方向に成長したGaNは、隣の凸部から成長したGaNと空間上(凹部のほぼ中央部)でドッキングし、エアブリッジ構造を形成する。これにより、横方向に成長した部分の転位密度を低減できる。
Next, as shown in FIG. 1D, the
このように選択成長層15を成長させることによって、複数の凸部の上面から成長する各結晶体は一体化され、且つ、その上面はC面となる。結果として、シード層12と選択成長層15とは、空隙を備える半導体層を構成する。このようにして、空隙を備える半導体層が形成された種結晶基板(エアブリッジ構造基板)17が得られる。なお、選択成長層15のIII族元素は、ガリウムに限らず、アルミニウムまたはインジウムを含んでもよい。すなわち、選択成長層15は、組成式AlxGayIn1-x-yN(ただし、0≦x≦1、0≦y≦1である)で表される半導体結晶であればよい。
By growing the
次に、得られた種結晶基板17を用いて、選択成長層15上にLPE法によってGaN結晶16を育成する(図1(e))。その後、サファイア基板11を含む部分と、GaN結晶16を含む部分とを、凸部の上面で分離する(図1(f))。このようにして、GaN結晶のみからなる基板が得られる。
Next, the
以下、GaN結晶16の成長方法について説明する。図2(a)に、用いられるLPE装置の一例を示す。
Hereinafter, a method for growing the
図2(a)のLPE装置は、原料ガスである窒素ガス、またはアンモニアガス(NH3ガス)と窒素ガスとの混合ガスを供給するための原料ガスタンク21と、育成雰囲気の圧力を調整するための圧力調整器22と、リーク用バルブ23と、結晶育成を行うためのステンレス容器24と、電気炉25とを備える。図2(b)は、ステンレス容器24を拡大したものであって、ステンレス容器24の内部には、坩堝26がセットされている。坩堝26は、ボロンナイトライド(BN)やアルミナ(Al2O3)などからなる。坩堝26は、温度を600℃〜1000℃に制御できる。原料ガスタンク21から供給された雰囲気圧力(100気圧〜150気圧)は、圧力調整器22によって100気圧以下の範囲に制御できる。
The LPE apparatus of FIG. 2 (a) adjusts the pressure of the growth atmosphere and the
以下、GaN結晶の成長方法について説明する。まず、GaとフラックスであるNaとを規定量秤量して、種結晶基板(図1(d)の基板)とともに坩堝26内にセットした。本実施例では、GaとNaとのモル比を2.7:7.3とした。なお、比較のため、エアブリッジ構造ではない一般的な種結晶基板(サファイア基板上にGaN層を成膜した基板)も同時にセットして結晶成長を行った。次に、坩堝26を800℃に保持し、5atmの圧力でアンモニア(40%)が混合された窒素ガスを供給した。アンモニアを混合することによって、育成時の雰囲気圧力を低減できるが、必ずしもアンモニアを混入する必要はない。アンモニアを混入しない窒素ガス雰囲気でも、50atmの圧力下で結晶を育成することができる。この状態で温度と圧力とを一定に保持し、96時間LPE成長を行った。このようにして得られたGaN結晶16の厚さは、100μmであった。
Hereinafter, a method for growing a GaN crystal will be described. First, a prescribed amount of Ga and Na, which is a flux, were weighed and set in a
基板であるサファイアの線膨張係数は7.5×10-6/Kであり、一方、成長したGaNの線膨張係数は、5.5×10-6/Kである。そのため、一般的な種結晶基板を用いて結晶成長を行ったサンプルでは、育成温度が高温(例えば、800℃)であるため、室温状態では大きな反りが発生した。このような反りの発生は、デバイス作製プロセスにおけるマスク合わせなどの工程において大きな問題となる。一方、本発明の種結晶基板(エアブリッジ構造基板)上にGaN結晶を成長させたサンプルでは、結晶育成後の冷却時にシード層12と選択成長層15との界面で、基板が分離した。これは、結晶育成後の冷却時において線膨張係数の差によって応力が生じたこと、および凸部の面積が小さいために応力が凸部に集中することによるものと考えられる。このようにして、GaN結晶のみが剥離したGaN単結晶基板が得られた。
The linear expansion coefficient of sapphire as a substrate is 7.5 × 10 −6 / K, while the grown GaN has a linear expansion coefficient of 5.5 × 10 −6 / K. Therefore, in a sample in which crystal growth was performed using a general seed crystal substrate, the growth temperature was high (for example, 800 ° C.), and thus a large warp occurred at room temperature. Such warpage is a major problem in processes such as mask alignment in the device manufacturing process. On the other hand, in the sample in which the GaN crystal was grown on the seed crystal substrate (air bridge structure substrate) of the present invention, the substrate was separated at the interface between the
得られたGaN単結晶に電子線を照射してカソードルミネッセンス(cathodo−luminescence:CL)の面内分布を観測することによって、転位密度を評価した。転位部分は、発光強度が弱いため黒点として観測される。本実施例で得られたGaN単結晶では、転位密度が1×102cm-2以下と低かった。これに対して、サファイア基板11上のシード層12について測定したところ、転位密度が5×109cm-2と高かった。このように、本実施例の方法でGaN単結晶を成長させることによって、結晶の転位密度を低減できた。
The dislocation density was evaluated by irradiating the obtained GaN single crystal with an electron beam and observing the in-plane distribution of cathodoluminescence (CL). The dislocation part is observed as a black spot because the emission intensity is weak. In the GaN single crystal obtained in this example, the dislocation density was as low as 1 × 10 2 cm −2 or less. In contrast, when the
転位密度が1×102cm-2以下という値は、CDやDVDの読み書き用の半導体レーザの作製に用いられているGaAs基板と同程度の低転位密度である。したがって、上記実施例によれば、10000時間以上の寿命を有する半導体レーザを作製するのに十分な特性のGaN単結晶基板が得られたと考えられる。 The value of dislocation density of 1 × 10 2 cm −2 or less is a low dislocation density comparable to that of a GaAs substrate used in the production of semiconductor lasers for reading and writing CDs and DVDs. Therefore, according to the above example, it is considered that a GaN single crystal substrate having characteristics sufficient to produce a semiconductor laser having a lifetime of 10,000 hours or longer was obtained.
上記の方法によってGaN結晶を製造し、その転位密度およびPL強度を測定した。転位密度は1×102cm-2以下であった。PL強度のスペクトルを図3(b)に示す。図3(b)のスペクトルの360nm付近のピークの強度は、22(V)であった。比較のため、通常のMOCVD法で作製したGaN薄膜のPL強度を図3(a)に示す。なお、図3(a)と図3(b)とは、スリット幅が異なる条件で測定されたスペクトルである。図3(a)のスペクトルの360nm付近のピーク強度は、0.48(V)であった。本発明の方法によって得られる結晶は、従来の方法で作製した結晶に比べて50倍程度のPL強度が得られた。 A GaN crystal was produced by the above method, and its dislocation density and PL intensity were measured. The dislocation density was 1 × 10 2 cm −2 or less. The PL intensity spectrum is shown in FIG. The intensity of the peak near 360 nm in the spectrum of FIG. 3B was 22 (V). For comparison, FIG. 3A shows the PL intensity of a GaN thin film produced by a normal MOCVD method. Note that FIG. 3A and FIG. 3B are spectra measured under different slit width conditions. The peak intensity around 360 nm in the spectrum of FIG. 3A was 0.48 (V). The crystal obtained by the method of the present invention has a PL strength about 50 times that of the crystal produced by the conventional method.
なお、本実施例では、ガリウムを用いたGaN単結晶基板の製造について説明したが、基板上に作製する光デバイスの使用波長に対して吸収の少ない基板を製造することが望ましい。そのため、紫外線領域の半導体レーザや発光ダイオード用基板としては、Alが多く含まれ短波長域の光吸収が少ないAlxGa1-xN(0≦x≦1)単結晶を形成することが好ましい。本発明では、Gaの一部を他のIII族元素に置き換えることによって、このようなIII族窒化物半導体単結晶を形成することも可能である。 In the present embodiment, the manufacture of a GaN single crystal substrate using gallium has been described. However, it is desirable to manufacture a substrate that absorbs less light with respect to the operating wavelength of an optical device manufactured on the substrate. Therefore, as the semiconductor laser or a light emitting diode substrate in the ultraviolet range, it is preferable to form the Al a number included light absorption in the short wavelength region is small Al x Ga 1-x N ( 0 ≦ x ≦ 1) single crystal . In the present invention, such a group III nitride semiconductor single crystal can be formed by replacing a part of Ga with another group III element.
上記実施例では、簡単な育成装置を用いてGaN単結晶基板を作製したが、より高品質な基板を作製するため、大型の育成装置による基板の製造も可能である。その場合のLPE装置の一例を図4に示す。 In the above embodiment, the GaN single crystal substrate is manufactured using a simple growth apparatus. However, in order to manufacture a higher quality substrate, it is possible to manufacture the substrate using a large growth apparatus. An example of the LPE apparatus in that case is shown in FIG.
図4のLPE装置は、ステンレス製のチャンバー31と炉蓋32とからなる電気炉30を備え、10atmの気圧に耐えられるようになっている。チャンバー31内には、加熱用のヒータ33が配置されている。チャンバー31は、ゾーン300a、300b、300cからなる3つのゾーンから構成されており、それぞれには熱電対34a〜34cが取り付けられている。3つのゾーンは、温度範囲が±0.1℃に収まるように制御されており、炉内の温度は均一に制御される。炉心管35は、炉内の温度の均一性を向上させるとともに、ヒータ33から不純物が混入することを防止するために配置される。
The LPE apparatus of FIG. 4 includes an electric furnace 30 including a
炉心管35の内部には、窒化ホウ素(BN)からなる坩堝36が配置されている。坩堝36に材料を投入し、坩堝の温度を上昇させることによって融液37が調製される。種結晶となる基板10は基板固定部38に取り付けられる。図4の装置では、複数枚の基板10を基板固定部38に固定できる。この基板10は、回転モータ39aによって回転される。融液37には、撹拌用のプロペラ40が浸漬できるようになっている。プロペラ40は、回転モータ39bによって回転される。本実施例では、雰囲気圧力が10atm以下であるため通常の回転モータを使用できるが、10atm以上の雰囲気圧力下では、電磁誘導型の回転機構が使用される。雰囲気ガス(原料ガス)は、ガス源41から供給される。雰囲気ガスの圧力は、圧力調整器42によって調整される。雰囲気ガスはガス精製部43によって不純物が除去されたのちに、炉内に送られる。
A
以下、結晶成長の方法について説明する。 Hereinafter, a method of crystal growth will be described.
(1)まず、GaとフラックスであるNaとを、所定の量だけ秤量し、坩堝内にセットする。Gaには、純度が99.9999%(シックスナイン)のものが用いられる。Naには、精製したNaが用いられる。He置換したグローブボックス内でNaを加熱して融解し、表面層に現れる酸化物などを除去することによってNaの精製を行うことができる。また、ゾーンリファイニング法によってNaを精製してもよい。チューブ内でNaの融解と固化を繰り返すことによって、不純物を析出させ、それを除去することによってNaの純度を上げることができる。 (1) First, Ga and Na which is a flux are weighed by a predetermined amount and set in a crucible. Ga having a purity of 99.9999% (six nines) is used. As Na, purified Na is used. Na can be purified by heating and melting Na in a He-substituted glove box to remove oxides and the like appearing on the surface layer. Further, Na may be purified by a zone refining method. By repeating melting and solidification of Na in the tube, impurities can be precipitated and removed to increase the purity of Na.
(2)坩堝内の原材料を融解するため、電気炉内の温度を900℃まで上昇させ、原材料の融液を調製する。この段階では、種結晶基板は坩堝に投入しない。GaとNaとを撹拌するため、プロペラを融液中に入れて数時間、融液を撹拌する。雰囲気ガスは、例えば、窒素ガス、またはアンモニアを含む窒素ガスである。この段階で、GaやNaと窒素ガスとが反応することを避けるため、窒素ガスの圧力は1atm程度にする。なお、アンモニアを混入すると、より低圧で反応が起こるため、この段階では窒素ガスのみを雰囲気ガスとするが好ましい。 (2) In order to melt the raw material in the crucible, the temperature in the electric furnace is raised to 900 ° C. to prepare a raw material melt. At this stage, the seed crystal substrate is not put into the crucible. In order to stir Ga and Na, a propeller is put in the melt and the melt is stirred for several hours. The atmospheric gas is, for example, nitrogen gas or nitrogen gas containing ammonia. At this stage, the pressure of nitrogen gas is set to about 1 atm in order to avoid the reaction of Ga or Na with nitrogen gas. Note that when ammonia is mixed, the reaction occurs at a lower pressure. Therefore, it is preferable to use only nitrogen gas as the atmospheric gas at this stage.
(3)次に、坩堝の温度を800℃に設定し、融液を過飽和状態とする。また、雰囲気圧力を上昇させる。本実施例では、雰囲気は、例えば窒素ガスのみで50atmとする。次に、種結晶基板を融液の真上まで降下させ、基板の温度を融液の温度に近づける。数分後、種結晶基板を融液中に入れ、GaN結晶の育成を開始する。 (3) Next, the temperature of the crucible is set to 800 ° C., and the melt is brought into a supersaturated state. Also, the atmospheric pressure is increased. In this embodiment, the atmosphere is 50 atm with, for example, nitrogen gas alone. Next, the seed crystal substrate is lowered to just above the melt, and the temperature of the substrate is brought close to the temperature of the melt. After a few minutes, the seed crystal substrate is placed in the melt and GaN crystal growth is started.
(4)結晶育成中は10rpm〜200rpmの範囲の回転速度で基板を回転させる。望ましくは、100rpm前後で回転させる。24時間結晶を育成したのち、基板を上昇させて融液から取り出す。基板を上昇させたのち、基板表面に残っている融液を除去するため、300rpm〜1500rpmの間で基板を回転させる。望ましくは、1000rpm前後で回転させる。その後、基板をチャンバーから取り出す。なお、結晶育成中は、坩堝の温度を一定に保持してもよいが、融液の過飽和度を一定にするため、融液温度を一定の割合で降下させてもよい。 (4) During crystal growth, the substrate is rotated at a rotation speed in the range of 10 rpm to 200 rpm. Preferably, it is rotated at around 100 rpm. After growing the crystals for 24 hours, the substrate is raised and removed from the melt. After raising the substrate, the substrate is rotated between 300 rpm and 1500 rpm in order to remove the melt remaining on the substrate surface. Desirably, it is rotated at around 1000 rpm. Thereafter, the substrate is removed from the chamber. During crystal growth, the temperature of the crucible may be kept constant, but the melt temperature may be lowered at a constant rate in order to keep the supersaturation degree of the melt constant.
本実施例では、エアブリッジ構造の種結晶基板を用いているため、基板の冷却時に、種結晶基板の凸部からGaN基板が剥離しており、反りのないフラットなGaN単結晶基板が得られた。 In this example, since a seed crystal substrate having an air bridge structure is used, the GaN substrate is peeled off from the convex portion of the seed crystal substrate when the substrate is cooled, and a flat GaN single crystal substrate without warpage is obtained. It was.
得られた基板を評価したところ、転位密度は1×102cm-2以下であった。また、得られた基板のPL強度は、通常のMOCVD法で作製したGaN薄膜のPL強度の50倍程度であった。 When the obtained substrate was evaluated, the dislocation density was 1 × 10 2 cm −2 or less. Moreover, the PL intensity of the obtained substrate was about 50 times the PL intensity of the GaN thin film produced by the usual MOCVD method.
本実施例では、Naのみのフラックスを用いたが、Li、Na、KフラックスやCaなどのアルカリ土類金属との混合フラックスを用いても、同様の効果が得られる。例えば、NaとCaの混合フラックスでは、Caを10%程度混入することで、より低圧での結晶育成が可能となる。 In this embodiment, a flux containing only Na is used, but the same effect can be obtained by using a mixed flux with an alkaline earth metal such as Li, Na, K flux or Ca. For example, in the mixed flux of Na and Ca, the crystal can be grown at a lower pressure by mixing about 10% of Ca.
本発明によれば、サファイア基板を含まず、反りがなく、転位密度が低いGaN単結晶基板を、量産性よく製造できる。そのため、高い信頼性を有するデバイスを製造可能な基板を低コストで供給できる。特に、反りがなく、基板全域において転位密度が低いことによって、半導体レーザなどのデバイス製造プロセスを簡素化でき、また高い歩留まりでデバイスを製造できる。 According to the present invention, a GaN single crystal substrate that does not include a sapphire substrate, does not warp, and has a low dislocation density can be manufactured with high productivity. Therefore, a substrate capable of manufacturing a highly reliable device can be supplied at a low cost. In particular, since there is no warpage and the dislocation density is low over the entire substrate, a device manufacturing process such as a semiconductor laser can be simplified, and a device can be manufactured with a high yield.
実施例2では、実施例1で得られた基板を用いて半導体レーザを作製する一例について説明する。半導体レーザ50の構造を図5に示す。 In Example 2, an example in which a semiconductor laser is manufactured using the substrate obtained in Example 1 will be described. The structure of the semiconductor laser 50 is shown in FIG.
まず、上記実施例で得られる基板51上に、キャリア密度が5×1018以下になるようにSiをドープしたn形GaNからなるコンタクト層52を形成する。基板51は、サファイア上にIII族窒化物結晶が形成された基板またはIII族窒化物結晶からなる基板である。GaN系の結晶(GaとNとを含む結晶)では、不純物としてSiを添加するとGaの空孔が増加する。このGaの空孔は容易に拡散するため、この上にデバイスを作製すると寿命などの点で悪影響を与える。そのため、キャリア密度が3×1018以下になるようにドーピング量を制御する。
First, a contact layer 52 made of n-type GaN doped with Si so as to have a carrier density of 5 × 10 18 or less is formed on the
次に、コンタクト層52上に、n形Al0.07Ga0.93Nからなるクラッド層53とn形GaNからなる光ガイド層54とを形成する。次に、Ga0.8In0.2Nからなる井戸層(厚さ約3nm)とGaNからなるバリア層(厚さ約6nm)とによって構成された多重量子井戸(MQW)を活性層55として形成する。次に、p形GaNからなる光ガイド層56とp形Al0.07Ga0.93Nからなるクラッド層57と、p形GaNからなるコンタクト層58とを形成する。これらの層は公知の方法で形成できる。半導体レーザ50はダブルへテロ接合型の半導体レーザであり、MQW活性層におけるインジウムを含む井戸層のエネルギーギャップが、アルミニウムを含むn形およびp形クラッド層のエネルギーギャップよりも小さい。一方、光の屈折率は、活性層55の井戸層が最も大きく、以下、光ガイド層、クラッド層の順に小さくなる。 Next, a clad layer 53 made of n-type Al 0.07 Ga 0.93 N and a light guide layer 54 made of n-type GaN are formed on the contact layer 52. Next, a multiple quantum well (MQW) constituted by a well layer (thickness: about 3 nm) made of Ga 0.8 In 0.2 N and a barrier layer (thickness: about 6 nm) made of GaN is formed as the active layer 55. Next, a light guide layer 56 made of p-type GaN, a clad layer 57 made of p-type Al 0.07 Ga 0.93 N, and a contact layer 58 made of p-type GaN are formed. These layers can be formed by a known method. The semiconductor laser 50 is a double heterojunction type semiconductor laser, and the energy gap of the well layer containing indium in the MQW active layer is smaller than the energy gap of the n-type and p-type cladding layers containing aluminum. On the other hand, the refractive index of light is the largest in the well layer of the active layer 55, and the light guide layer and the cladding layer are reduced in this order.
コンタクト層58の上部には、幅が2μm程度の電流注入領域を構成する絶縁膜59が形成されている。p形のクラッド層57の上部およびp形のコンタクト層58には、電流狭窄部となるリッジ部が形成されている。
An insulating
p形のコンタクト層58の上側には、コンタクト層58とオーミック接触するp側電極500が形成されている。p側電極500は、ニッケル(Ni)と金(Au)との積層体からなる。
A p-
n形のコンタクト層52の上側には、コンタクト層52とオーミック接触するn側電極501が形成されている。n側電極101は、チタン(Ti)とアルミニウム(Al)との積層体からなる。
An n-
上記方法で製造された半導体レーザのデバイス評価を行った。得られた半導体レーザに対して、p側電極とn側電極との間に順方向の所定の電圧を印加すると、MQW活性層にp側電極から正孔、n側電極から電子が注入され、MQW活性層において再結合し光学利得を生じて、発振波長404nmでレーザ発振を起こした。 The device evaluation of the semiconductor laser manufactured by the above method was performed. When a predetermined voltage in the forward direction is applied between the p-side electrode and the n-side electrode to the obtained semiconductor laser, holes are injected from the p-side electrode into the MQW active layer, and electrons are injected from the n-side electrode, Recombination occurred in the MQW active layer to generate an optical gain, and laser oscillation occurred at an oscillation wavelength of 404 nm.
本実施例の半導体レーザは、基板として、転位密度が1×102cm-2以下と低い基板を用いているため、高転位密度のGaN基板上に作製した半導体レーザと比較して、しきい値の低下、発光効率の向上、信頼性の向上が見られた。 Since the semiconductor laser of this example uses a substrate having a low dislocation density of 1 × 10 2 cm −2 or less as a substrate, the threshold is higher than that of a semiconductor laser manufactured on a GaN substrate having a high dislocation density. A decrease in value, an improvement in luminous efficiency, and an improvement in reliability were observed.
本発明によって得られる基板を用いてLDやLEDを作製する効果として、以下のことが挙げられる。サファイア基板が除去でき、反りがなく転位密度が低いGaN単結晶基板を用いることによって、LD作製プロセス中のマスク合わせなどが容易かつ正確に行えるため、高い信頼性を有するLDを高い歩留まりで作製することができる。また、反りがなく転位密度が低いGaN単結晶基板を用いることで、デバイスへの歪み影響を低減できるため、デバイスの信頼性を向上できる。基板全域で転位密度が低いため、ワイドストライプ型LDにおいて、高い信頼性を実現できる。さらに、GaN基板を用いることで劈開が可能となり、ドライエッチング工程が不必要となり、製造プロセスを簡素化でき、デバイスを低コストに製造できる。 The following is mentioned as an effect which produces LD and LED using the board | substrate obtained by this invention. By using a GaN single crystal substrate that can remove the sapphire substrate, has no warpage, and has a low dislocation density, mask alignment and the like during the LD fabrication process can be performed easily and accurately, so that a highly reliable LD can be fabricated with a high yield. be able to. Further, by using a GaN single crystal substrate having no warpage and a low dislocation density, the influence of strain on the device can be reduced, so that the reliability of the device can be improved. Since the dislocation density is low throughout the substrate, high reliability can be realized in a wide stripe LD. Furthermore, the use of a GaN substrate enables cleavage, eliminates the need for a dry etching process, simplifies the manufacturing process, and allows the device to be manufactured at low cost.
実施例3では、基板に凹凸を形成する方法の一例について説明する。まず、図6(a)に示すように、(0001)面のサファイア(結晶性Al2O3)からなるサファイア基板61上に、空隙となる凹凸部を形成する。凹凸部は、フォトリソグラフィーによりストライプのレジストパターンを形成し、塩素ガスを用いたドライエッチングによって形成する。
In Example 3, an example of a method for forming irregularities on a substrate will be described. First, as shown in FIG. 6A, an uneven portion serving as a void is formed on a
次に、図6(b)に示すように、空隙部となる凹部の部分にのみSiNx膜62を形成する。具体的には、まず、凸部にレジストパターンを形成し、その後、電子サイクロトロン共鳴(ECR)スパッタ法を用いて、窒化シリコン(SiNx)からなる薄膜を堆積させる。レジストパターンをリフトオフすることによって、凹部にSiNx膜を形成できる。
Next, as shown in FIG. 6B, the
次に、MOCVD法によってGaNからなるシード層63をサファイア面である凸部に形成する。具体的には、基板温度が約1020℃〜1100℃になるようにサファイア基板を加熱したのち、トリメチルガリウム(TMG)とNH3とを基板上に供給することによって、GaNからなるシード層を成膜する。なお、シード層のIII族元素は、ガリウムに限らず、アルミニウムまたはインジウムを含んでもよい。すなわち、シード層は、組成式AluGavIn1-u-vN(ただし、0≦u≦1、0≦v≦1である)で表される半導体結晶であればよい。このようにして得られたIII族窒化物半導体の結晶層を種結晶として、結晶成長を行う。
Next, a
実施例1においては、フラックスを用いたLPE法によって、エアブリッジ構造の種結晶基板上にGaN単結晶を形成した。しかしながら、このエアブリッジ構造の基板は昇華法による結晶育成の種結晶としても利用することができる。この場合の結晶成長装置の一例として、結晶成長装置を図7に示す。 In Example 1, a GaN single crystal was formed on a seed crystal substrate having an air bridge structure by an LPE method using a flux. However, this air bridge structure substrate can also be used as a seed crystal for crystal growth by the sublimation method. As an example of the crystal growth apparatus in this case, a crystal growth apparatus is shown in FIG.
図7の結晶成長装置は、流量調整器80と、電気炉81と、熱電対87とを備える。電気炉81の内部には石英管82が設置され、その中にGaNパウダー83が入ったボロンナイトライド(BN)製の坩堝84が置かれている。図中の矢印88方向からNH3ガスを含む窒素ガスを供給し、電気炉81内を、10体積%程度のNH3ガスを含む窒素ガス雰囲気となるように流量調整器80で調整する。坩堝84の温度を上昇させるとGaNパウダー83が窒素ガス(NH3ガス)と反応して分解し、上方に飛び出し、基板ヒータ85によって加熱された基板86上に付着する。基板ヒータ85上に取り付けられる基板86には、実施例1で説明したエアブリッジ構造の種結晶基板を用いることができる。GaN種結晶基板上に、GaN単結晶を育成した後、電気炉内の温度を降下させ、基板ヒータの温度も降下させると、サファイア基板の線膨張係数と育成したGaN結晶の線膨張係数との差によって、育成したGaN単結晶がサファイア基板から剥離した。
The crystal growth apparatus of FIG. 7 includes a
なお、電気炉内の圧力は、1atm以上が好ましい。圧力を増加することでGaNの分解温度を上昇させ、坩堝ではGaNを分解し、かつ、基板上ではGaNを生成させることが容易となるため、安定してGaN結晶を基盤上に成長させることができる。 The pressure in the electric furnace is preferably 1 atm or more. Increasing the pressure raises the decomposition temperature of GaN, makes it easy to decompose GaN in the crucible and generate GaN on the substrate, so that GaN crystals can be stably grown on the substrate. it can.
なお、上記実施例の方法では、c面AlxGa1-xN(ただし0≦x≦1)基板を種結晶として用いることができるが、他の面方位のAlxGa1-xN(ただし0≦x≦1)基板を種結晶基板として用いても、組成式AlxGa1-xN(ただし0≦x≦1)で表される単結晶基板が得られる。例えば、a面GaN基板を種結晶として用いた場合、得られた単結晶基板を用いて発光ダイオードを形成すると、ピエゾ効果がないので、正孔と電子とを効率よく再結合させることができ、発光効率の向上が可能である。
本発明の製造方法によって得られる基板を用い、この基板上にIII族窒化物結晶をエピタキシャル成長させることによって、LDやLEDなどの半導体素子を備える半導体装置が得られる。
In the method of the above embodiment, a c-plane Al x Ga 1-x N (where 0 ≦ x ≦ 1) substrate can be used as a seed crystal, but Al x Ga 1-x N ( However, even when a substrate of 0 ≦ x ≦ 1) is used as a seed crystal substrate, a single crystal substrate represented by the composition formula Al x Ga 1-x N (where 0 ≦ x ≦ 1) is obtained. For example, when an a-plane GaN substrate is used as a seed crystal, when a light emitting diode is formed using the obtained single crystal substrate, there is no piezo effect, so holes and electrons can be efficiently recombined, Luminous efficiency can be improved.
By using a substrate obtained by the production method of the present invention and epitaxially growing a group III nitride crystal on this substrate, a semiconductor device having a semiconductor element such as an LD or LED can be obtained.
まず、図8(a)に示すように、サファイア(結晶性Al2O3)からなるサファイア基板91上に、MOCVD法によってGaNからなるシード層92を形成する。具体的には、基板温度が約1020℃〜1100℃になるようにサファイア基板91を加熱したのち、トリメチルガリウム(TMG)とNH3とを基板上に供給することによって、GaNからなるシード層92を成膜する。なお、シード層92のIII族元素は、ガリウムに限らず、アルミニウムまたはインジウムを含んでもよい。すなわち、シード層92は、組成式AluGavIn1-u-vN(ただし、0≦u≦1、0≦v≦1である)で表される半導体結晶であればよい。
First, as shown in FIG. 8A, a
次に、図8(b)に示すように、シード層92をサファイア基板91までエッチングすることによって、ストライプ状の凸部を形成する。具体的には、まず、シード層92の上面にレジスト膜を塗布したのち、塗布したレジスト膜93をフォトリソグラフィー法によってストライプ状にパターニングすることによってレジストパターンを形成する。続いて、レジストパターンをマスクとして、シード層92に対してドライエッチングを行うことによって、図8(c)に示すように、幅が約5μmの凸部を周期約300μmで形成する。なお、本実施例では凸部をストライプ構造としたが、それ以外の構造であっても問題はない。例えば、ドット状の構造を面内に配置してもよい。
Next, as shown in FIG. 8B, the
次に、図8(d)に示すように、凸部の上面をシード結晶として、液相成長によりGaN結晶からなるLPE−GaN結晶94を成長させる。液相成長は、図2に示すLPE装置を用いて成長した。坩堝内にナトリウムとガリウムを秤量し、その中に図8(c)のテンプレートを挿入して、50気圧の窒素加圧雰囲気、800℃で、100時間成長させ、図8(d)のLPE−GaN結晶を成長した。液相成長では、横方向の成長速度が速いので、図8(d)に示すように、凸部同士から成長したLPE−GaN結晶を合体することができた。
Next, as shown in FIG. 8D, an LPE-
本実施例では、凸部とLPE−GaN結晶の接触面積が小さいので、融液冷却時に、空隙近傍で簡単にLPE−GaN結晶を分離することができた。また、得られたLPE−GaN結晶は、凸部上と合体部には転位が多く観測されたが、それ以外の部分では低転位であった。本発明では、凸部の周期が300μmであったので、100μm以上の広い領域において低転位の領域が実現できる。そのため、半導体レーザなどを作製する際、導波路を形成するためのマスク合わせの精度を緩和でき、また高出力半導体レーザに必要なワイドストライプの導波路を形成できるので、実用的な効果は大きい。 In this example, since the contact area between the convex portion and the LPE-GaN crystal was small, the LPE-GaN crystal could be easily separated in the vicinity of the gap when the melt was cooled. Further, in the obtained LPE-GaN crystal, many dislocations were observed on the convex portion and the merged portion, but the other portions were low dislocations. In the present invention, since the period of the convex portion is 300 μm, a low dislocation region can be realized in a wide region of 100 μm or more. Therefore, when manufacturing a semiconductor laser or the like, the accuracy of mask alignment for forming a waveguide can be relaxed, and a wide stripe waveguide necessary for a high-power semiconductor laser can be formed.
また、別の例として、図9のテンプレートを用いても同様のLPE−GaN結晶を作成することができる。 As another example, a similar LPE-GaN crystal can be produced using the template of FIG.
図9(a)に示すように、まず、サファイア基板101上に、大気圧でのCVD法によって、マスク膜102となるSiNx(窒化シリコン)を100nm成長させる。次に、フォトリソグラフィーおよびエッチングによって、マスク膜にストライプ状の窓(サファイア基板露出部)を開ける。窓は、ドット状であってもよい。マスク膜の幅は、10μmとし、その周期は500μmとした。
As shown in FIG. 9A, first, SiNx (silicon nitride) serving as the
次に、図9(b)に示すように、マスク膜102から露出するサファイア基板上に、MOCVD法によって、組成式AluGavIn1-u-vN(ただし、0≦u≦1、0≦v≦1、u+v≦1である)で表されるシード層103を成膜する。本実施例では、基板温度が約1020℃〜1100℃になるようにサファイア基板を加熱し、トリメチルガリウム(TMG)とNH3とを基板上に供給することによって、シード層を成長させる。
Next, as shown in FIG. 9B, a composition formula Al u Ga v In 1 -uv N (where 0 ≦ u ≦ 1, 0 ≦) is formed on the sapphire substrate exposed from the
次に、図9(c)に示すように、シード結晶上に、液相成長によりGaN結晶からなるLPE−GaN結晶104を成長させる。液相成長は、図2に示すLPE装置を用いて成長した。
Next, as shown in FIG. 9C, an LPE-
本実施例においても、凸部とLPE−GaN結晶の接触面積が小さいので、融液冷却時に、空隙近傍で簡単にLPE−GaN結晶を分離することができた。また、得られたLPE−GaN結晶は、凸部上と合体部には転位が多く観測されたが、それ以外の部分では低転位であった。そのため、半導体レーザなどを作製する際、導波路を形成するためのマスク合わせの精度を緩和でき、また高出力半導体レーザに必要なワイドストライプの導波路を形成できるので、実用的な効果は大きい。 Also in this example, since the contact area between the convex portion and the LPE-GaN crystal was small, the LPE-GaN crystal could be easily separated in the vicinity of the gap when the melt was cooled. Further, in the obtained LPE-GaN crystal, many dislocations were observed on the convex portion and the merged portion, but the other portions were low dislocations. Therefore, when manufacturing a semiconductor laser or the like, the accuracy of mask alignment for forming a waveguide can be relaxed, and a wide stripe waveguide necessary for a high-power semiconductor laser can be formed.
図10に示すように有機金属気相成長(MOVPE)法を用いて結晶成長を行う。すなわち、まず気相成長に先立ち、サファイアC面基板111を反応炉内のサセプター上に設置し、真空排気した後200Torrの水素雰囲気において1050℃で15分間加熱し基板表面クリーニングを行う。
As shown in FIG. 10, crystal growth is performed using metal organic chemical vapor deposition (MOVPE). That is, first, prior to vapor phase growth, the sapphire C-
次に600℃まで冷却した後、トリメチルガリウム(TMG)を20μモル/分、アンモニアを2.5L/分、キャリア水素、窒素をそれぞれ2L/分づつ流して図10(a)に示すように多結晶状態のGaNバッファ層112を20nm堆積する。このときの堆積温度は、500〜600℃が最適である。
Next, after cooling to 600 ° C., trimethylgallium (TMG) was flowed at 20 μmol / min, ammonia at 2.5 L / min, carrier hydrogen and nitrogen at 2 L / min, respectively, as shown in FIG. A
次にTMGの供給のみを停止し、基板温度を1090℃まで昇温した後、TMGを再び供給しGaN単結晶層113を約1μm形成する。膜厚はc軸配向性を上げるために0.5μm以上あることが望ましい。また成長温度範囲は、1000℃より高く、1200℃以下がよい。
Next, only the supply of TMG is stopped, the substrate temperature is raised to 1090 ° C., and then TMG is supplied again to form the GaN
次に、TMI及び水素の供給を停止し、アンモニアと窒素との混合雰囲気中で800℃に降温して一定温度になった後、トリメチルインジウム(TMI)を200μモル/分、TMGを20μモル/分供給して、InGaN層114を100nm堆積する。InGaN混晶のInのモル分率は約10%である。TMIとTMGの供給モル分率を調整することによりInGaN混晶のInのモル分率を調整することが可能である。
Next, the supply of TMI and hydrogen was stopped, and the temperature was lowered to 800 ° C. in a mixed atmosphere of ammonia and nitrogen to reach a constant temperature. Then, trimethylindium (TMI) was 200 μmol / min, and TMG was 20 μmol / min. Then, an
次に、TMIとTMGの供給を停止し、アンモニアと窒素の混合雰囲気で800℃から1090℃まで昇温する。昇温時間は約3分から5分であり比較的短めの時間で行う。この場合図10(b)に示すようにInGaN層114の表面に直径及び深さが数十nmオーダーの凹凸が全面に発生する。この理由は、InGaN活性層から蒸気圧の数桁高いInN結晶が昇温中に蒸発するためと考えられる。
Next, the supply of TMI and TMG is stopped, and the temperature is raised from 800 ° C. to 1090 ° C. in a mixed atmosphere of ammonia and nitrogen. The temperature raising time is about 3 to 5 minutes, and is performed in a relatively short time. In this case, as shown in FIG. 10B, irregularities having a diameter and a depth of the order of several tens of nanometers are generated on the entire surface of the
次に、TMGを20μモル/分、キャリア水素を2L/分加えて図10(c)に示すようなGaN単結晶層115を約1μmの膜厚成長した後、TMGの供給のみを停止し、アンモニア、水素、窒素雰囲気で室温まで冷却する。
Next, after adding 20 μmol / min of TMG and 2 L / min of carrier hydrogen to grow a GaN
以上のような工程で成長した結果、図10(c)に示すような最表面のGaN単結晶層115とInGaN単結晶層114との界面に直径及び深さが数十nmオーダーの空隙が作製できる。
As a result of the growth through the above steps, a void having a diameter and depth of the order of several tens of nanometers is formed at the interface between the outermost GaN
本発明ではGaN単結晶層115の基板側の界面に空隙を作製するために、InGaN層114の熱処理を用いたが、Inを含んでいるAlGaInN層であれば同様の効果が得られることは言うまでもない。空隙を作るためにInGaN層114の表面に凹凸を形成する方法は熱処理が有効であり、特に急激な昇温が効果的である。InGaN層114のInモル分率は好ましくは10%以上であるが、Inを含んでいれば良い。また膜厚は好ましくは100nm以上であるが、10nm以上あれば空隙は得られる。
In the present invention, the heat treatment of the
本実施例では減圧成長の場合を示したが、大気圧あるいは加圧雰囲気における成長でも同様の効果が得られる。 In the present embodiment, the case of the reduced pressure growth is shown, but the same effect can be obtained by the growth in the atmospheric pressure or the pressurized atmosphere.
図11に示すように有機金属気相成長(MOCVD)法を用いて結晶成長を行う。すなわち、まず気相成長に先立ち、サファイアC面基板111を反応炉内のサセプター上に設置し、真空排気した後200Torrの水素雰囲気において1050℃で15分間加熱し基板表面クリーニングを行う。
As shown in FIG. 11, crystal growth is performed using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). That is, first, prior to vapor phase growth, the sapphire C-
次に600℃まで冷却した後、トリメチルガリウム(TMG)を20μモル/分、トリメチルインジウム(TMI)を200μモル/分、アンモニアを2.5L/分、キャリア窒素を2L/分流して図11(a)に示すように多結晶状態のInGaNバッファ層116を20nm〜100nm堆積する。このときの堆積温度は、500〜600℃が最適である。
Next, after cooling to 600 ° C., 20 μmol / min of trimethylgallium (TMG), 200 μmol / min of trimethylindium (TMI), 2.5 L / min of ammonia, and 2 L / min of carrier nitrogen were flowed. As shown in a), a polycrystalline
次にTMG及びTMIの供給を停止し、基板温度を1090℃まで昇温する。昇温時間は約3分から5分であり比較的短めの時間で行う。この場合図11(b)に示すようにInGaNバッファ層116の表面に直径及び深さが数十nmオーダーの凹凸が全面に発生する。次に、キャリア水素を更に2L/分加えて流し、図11(c)に示すようにTMGを再び供給しGaN単結晶層117を約1μm形成する。膜厚はc軸配向性を上げるために0.5μm以上あることが望ましい。また成長温度範囲は、1000℃より高く、1200℃以下がよい。
Next, the supply of TMG and TMI is stopped, and the substrate temperature is raised to 1090 ° C. The temperature raising time is about 3 to 5 minutes, and is performed in a relatively short time. In this case, as shown in FIG. 11B, irregularities having a diameter and a depth on the order of several tens of nm are generated on the entire surface of the
最後に、TMGの供給のみを停止し、アンモニア、水素、窒素雰囲気で室温まで冷却する。 Finally, only the supply of TMG is stopped, and the mixture is cooled to room temperature in an ammonia, hydrogen, and nitrogen atmosphere.
以上のような工程で成長した結果、図11(c)に示すような最表面のGaN単結晶層117とInGaNバッファ層116との界面に直径及び深さが数十nmオーダーの空隙が作製できる。
As a result of the growth through the above steps, a void having a diameter and depth of the order of several tens of nanometers can be produced at the interface between the outermost GaN
本発明ではGaN単結晶層117の基板側の界面に空隙を作製するために、InGaNバッファ層116の熱処理を用いたが、Inを含んでいるAlGaInNバッファ層であれば同様の効果が得られることは言うまでもない。空隙を作るためにInGaNバッファ層116の表面に凹凸を形成する方法は熱処理が有効であり、特に急激な昇温が効果的である。InGaNバッファ層116のInモル分率は好ましくは10%以上であるが、Inを含んでいれば良い。また膜厚は好ましくは100nm以上であるが、10nm以上あれば空隙は得られる。
In the present invention, the heat treatment of the
本発明の製造方法によれば、良質なIII族窒化物結晶のみからなり反りが小さい基板を容易に製造できる。 According to the manufacturing method of the present invention, it is possible to easily manufacture a substrate made of only a high-quality group III nitride crystal and having a small warp.
10 基板
11 サファイア基板
12 シード層
13 レジストパターン
14 マスク膜
15 選択成長層
16 GaN結晶
17 種結晶基板
21 ガスタンク
22 圧力調整器
23 バルブ
24 容器
25 電気炉
26 坩堝
30 電気炉
31 チャンバー
32 炉蓋
33 ヒータ
34a 熱電対
34b 熱電対
34c 熱電対
35 炉心管
36 坩堝
37 融液
38 基板固定部
39a モータ
39b モータ
300a ゾーン
300b ゾーン
300c ゾーン
40 プロペラ
41 ガス源
42 圧力調整器
43 ガス精製部
50 半導体レーザ
51 基板
52 コンタクト層
53 クラッド層
54 光ガイド層
55 活性層
56 光ガイド層
57 クラッド層
58 コンタクト層
59 絶縁膜
500 電極
501 電極
61 サファイア基板
62 SiNx膜
63 シード層
80 流量調整器
81 電気炉
82 石英管
83 GaNパウダー
84 坩堝
85 ヒータ
86 基板
87 熱電対
88 供給方向
91 サファイア基板
92 シード層
93 レジスト膜
94 LPE−GaN結晶
101 サファイア基板
102 マスク膜
103 シード層
104 LPE−GaN結晶
111 サファイア基板
112 GaNバッファ層
113 GaN単結晶層
114 InGaN単結晶層
115 GaN単結晶層
116 InGaNバッファ層
117 GaN単結晶層
DESCRIPTION OF
Claims (25)
(ii)窒素を含む雰囲気下において、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムから選ばれる少なくとも1つのIII族元素とアルカリ金属とを含む融液に前記III族窒化物層の表面を接触させることによって、前記少なくとも1つのIII族元素と窒素とを反応させて前記III族窒化物層上にIII族窒化物結晶を成長させる工程と、
(iii)前記基板を含む部分と前記III族窒化物結晶を含む部分とを、前記空隙の近傍において分離する工程とを含むIII族窒化物基板の製造方法。 (I) forming a group III nitride layer having voids on the substrate;
(Ii) bringing the surface of the Group III nitride layer into contact with a melt containing at least one Group III element selected from gallium, aluminum, and indium and an alkali metal in an atmosphere containing nitrogen; A step of reacting two group III elements and nitrogen to grow a group III nitride crystal on the group III nitride layer;
(Iii) A method for producing a group III nitride substrate, comprising: separating a portion including the substrate and a portion including the group III nitride crystal in the vicinity of the gap.
(i−1)前記基板上に、組成式AluGavIn1-u-vN(ただし、0≦u≦1、0≦v≦1である)で表される第1の半導体層を形成する工程と、
(i−2)前記第1の半導体層の一部を除去して凸部を形成する工程と、
(i−3)組成式AlxGayIn1-x-yN(ただし、0≦x≦1、0≦y≦1である)で表される第2の半導体層を前記第1の半導体層の凸部の上面から成長させることによって、前記凸部以外の部分が空隙となった前記III族窒化物層を形成する工程を含み、
前記(iii)の工程において前記凸部の上面において前記第1の半導体層と前記第2の半導体層とを分離する請求項1または2に記載のIII族窒化物基板の製造方法。 The step (i)
(I-1) A first semiconductor layer represented by the composition formula Al u Ga v In 1 -uv N (where 0 ≦ u ≦ 1, 0 ≦ v ≦ 1) is formed on the substrate. Process,
(I-2) a step of removing a part of the first semiconductor layer to form a convex portion;
(I-3) A second semiconductor layer represented by a composition formula Al x Ga y In 1-xy N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) is defined as the first semiconductor layer. Including the step of forming the group III nitride layer in which a portion other than the convex portion becomes a void by growing from the upper surface of the convex portion,
The method for producing a group III nitride substrate according to claim 1 or 2, wherein in the step (iii), the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are separated from each other on the upper surface of the convex portion.
(II)前記凸部の上面からIII族窒化物層を成長させることによって、前記基板と前記III族窒化物層との間に空隙が形成された種結晶基板を形成する工程と、
(III)窒素を含む加圧雰囲気下において、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムから選ばれる少なくとも1つのIII族元素とアルカリ金属とを含む融液に前記III族窒化物層の表面を接触させることによって、前記少なくとも1つのIII族元素と窒素とを反応させて前記III族窒化物層上にIII族窒化物結晶を成長させる工程と、
(IV)前記基板を含む部分と前記III族窒化物結晶を含む部分とを前記空隙の近傍において分離する工程とを含むIII族窒化物基板の製造方法。 (I) processing the surface of the substrate to form convex portions;
(II) forming a seed crystal substrate in which a gap is formed between the substrate and the group III nitride layer by growing a group III nitride layer from the upper surface of the convex portion;
(III) contacting the surface of the group III nitride layer with a melt containing at least one group III element selected from gallium, aluminum and indium and an alkali metal under a pressurized atmosphere containing nitrogen, Reacting at least one group III element with nitrogen to grow a group III nitride crystal on the group III nitride layer;
(IV) A method of manufacturing a group III nitride substrate, including a step of separating a portion including the substrate and a portion including the group III nitride crystal in the vicinity of the gap.
(i−a)基板上に、組成式AluGavIn1-u-vN(ただし、0≦u≦1、0≦v≦1である)で表される第1の半導体層を形成する工程と、
(i−b)前記第1の半導体層の一部分を前記基板が露出するまで除去して空隙となる凹部を形成し、かつ残りの部分を凸部に形成する工程とを含み、
前記(ii)の工程において、前記(i−b)の凸部表面においてIII族窒化物結晶を成長させる、請求項1から4のいずれかに記載の製造方法。 The step (i)
(Ia) A step of forming a first semiconductor layer represented by a composition formula Al u Ga v In 1 -uv N (where 0 ≦ u ≦ 1, 0 ≦ v ≦ 1) on a substrate. When,
(Ib) removing a part of the first semiconductor layer until the substrate is exposed to form a concave part that becomes a void, and forming the remaining part into a convex part,
The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein in the step (ii), a group III nitride crystal is grown on the surface of the convex portion (ib).
(i−c)基板上に、パターニングされたマスク膜を形成する工程と、
(i−d)前記マスク膜から露出する前記基板上に、組成式AluGavIn1-u-vN(ただし、0≦u≦1、0≦v≦1である)で表される凸状の第1の半導体層を形成し、かつ前記凸状の第1の半導体層が形成されていない凹部を空隙とする工程とを含み、
前記(ii)の工程において、前記(i−d)の第1の半導体層表面においてIII族窒化物結晶を成長させる、請求項1から4のいずれかに記載の製造方法。 The step (i)
(Ic) forming a patterned mask film on the substrate;
( Id ) Convex shape represented by the composition formula Al u Ga v In 1 -uv N (where 0 ≦ u ≦ 1, 0 ≦ v ≦ 1) on the substrate exposed from the mask film. Forming a first semiconductor layer and forming a void in which the convex first semiconductor layer is not formed,
The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein in the step (ii), a group III nitride crystal is grown on the surface of the first semiconductor layer (id).
(ii)III族窒化物結晶の原料を加熱して昇華させ、窒素またはアンモニアを含む雰囲気中で、前記III族窒化物層上で冷却し、III族窒化物結晶を再び再結晶化させる工程と、
(iii)前記基板を含む部分と前記III族窒化物結晶を含む部分とを、前記空隙の近傍において分離する工程とを含むIII族窒化物基板の製造方法。 (I) forming a group III nitride layer having voids on the substrate;
(ii) a step of heating and sublimating a Group III nitride crystal raw material, cooling on the Group III nitride layer in an atmosphere containing nitrogen or ammonia, and recrystallizing the Group III nitride crystal again; ,
(Iii) A method of manufacturing a group III nitride substrate, including a step of separating a portion including the substrate and a portion including the group III nitride crystal in the vicinity of the gap.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003425632A JP4422473B2 (en) | 2003-01-20 | 2003-12-22 | Method for manufacturing group III nitride substrate |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003011569 | 2003-01-20 | ||
JP2003425632A JP4422473B2 (en) | 2003-01-20 | 2003-12-22 | Method for manufacturing group III nitride substrate |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004247711A JP2004247711A (en) | 2004-09-02 |
JP4422473B2 true JP4422473B2 (en) | 2010-02-24 |
Family
ID=33031921
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003425632A Expired - Lifetime JP4422473B2 (en) | 2003-01-20 | 2003-12-22 | Method for manufacturing group III nitride substrate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4422473B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012128375A1 (en) * | 2011-03-22 | 2012-09-27 | 日本碍子株式会社 | Method for producing gallium nitride layer and seed crystal substrate used in same |
DE102018216146A1 (en) | 2017-09-21 | 2019-03-21 | Disco Corporation | A manufacturing method of a III-V compound crystal and a semiconductor device manufacturing method |
Families Citing this family (32)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4588340B2 (en) * | 2003-03-20 | 2010-12-01 | パナソニック株式会社 | Method for manufacturing group III nitride substrate |
JP4554287B2 (en) * | 2003-07-02 | 2010-09-29 | パナソニック株式会社 | Group III nitride crystal manufacturing method and semiconductor substrate manufacturing method |
US7687827B2 (en) * | 2004-07-07 | 2010-03-30 | Nitronex Corporation | III-nitride materials including low dislocation densities and methods associated with the same |
PL211286B1 (en) * | 2004-08-15 | 2012-04-30 | Inst Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk | Nitride laser diode and method for the manufacture of nitride laser diode |
JP4833616B2 (en) | 2004-09-13 | 2011-12-07 | 昭和電工株式会社 | Method for producing group III nitride semiconductor |
JP4784922B2 (en) * | 2004-12-14 | 2011-10-05 | 株式会社リコー | Group III nitride crystal production method |
JP5111728B2 (en) * | 2004-12-15 | 2013-01-09 | 株式会社リコー | Gallium nitride crystal manufacturing method and gallium nitride crystal growth apparatus |
DE102005041643A1 (en) * | 2005-08-29 | 2007-03-01 | Forschungsverbund Berlin E.V. | Semiconductor method for producing an isolated semiconductor substrate uses a masking layer with holes and an output layer |
US8334155B2 (en) * | 2005-09-27 | 2012-12-18 | Philips Lumileds Lighting Company Llc | Substrate for growing a III-V light emitting device |
JP4873725B2 (en) * | 2007-03-26 | 2012-02-08 | 日本碍子株式会社 | Method for producing group III metal nitride single crystal and template substrate |
CN101743346B (en) | 2007-07-13 | 2014-11-12 | 日本碍子株式会社 | Method for producing group iii nitride single crystal |
JP4825745B2 (en) * | 2007-07-13 | 2011-11-30 | 日本碍子株式会社 | Method for producing nonpolar group III nitride |
JP4825746B2 (en) * | 2007-07-13 | 2011-11-30 | 日本碍子株式会社 | Method for producing nonpolar group III nitride |
JP4886711B2 (en) * | 2008-02-04 | 2012-02-29 | 日本碍子株式会社 | Method for producing group III nitride single crystal |
JP2010274328A (en) * | 2009-04-30 | 2010-12-09 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd | Laser beam machining method and laser beam machining device |
WO2011001830A1 (en) * | 2009-06-30 | 2011-01-06 | 日本碍子株式会社 | Method for manufacturing iii metal nitride single crystal |
JP5310534B2 (en) | 2009-12-25 | 2013-10-09 | 豊田合成株式会社 | Method for producing group III nitride semiconductor |
US8105852B2 (en) * | 2010-01-15 | 2012-01-31 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of forming a composite substrate and growing a III-V light emitting device over the composite substrate |
JP2011198788A (en) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Stanley Electric Co Ltd | Method of manufacturing semiconductor element |
JP5542036B2 (en) * | 2010-12-03 | 2014-07-09 | 日本碍子株式会社 | Method for producing group III nitride single crystal |
JP5899201B2 (en) * | 2011-03-18 | 2016-04-06 | 日本碍子株式会社 | Group 13 metal nitride manufacturing method and seed crystal substrate used therefor |
JP5644796B2 (en) * | 2012-03-19 | 2014-12-24 | 豊田合成株式会社 | Method for producing group III nitride semiconductor single crystal |
JP5644797B2 (en) * | 2012-03-19 | 2014-12-24 | 豊田合成株式会社 | Method for producing group III nitride semiconductor single crystal and method for producing GaN substrate |
JP2013209271A (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Mitsubishi Chemicals Corp | Manufacturing method of periodic table group 13 metal nitride semiconductor substrate, and groundwork substrate used for the manufacturing method |
JP6144630B2 (en) * | 2012-08-30 | 2017-06-07 | 日本碍子株式会社 | Method for producing composite substrate, method for producing functional layer made of group 13 element nitride |
JP2014055091A (en) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Osaka Univ | Method for producing group iii-v compound crystal, method for producing seed crystals formed substrate, group iii-v compound crystal, semiconductor device, group iii-v compound crystal producing apparatus, seed crystals formed substrate producing apparatus |
TWI589017B (en) * | 2012-11-28 | 2017-06-21 | Ngk Insulators Ltd | Composite substrate and functional components |
KR102042263B1 (en) * | 2013-04-23 | 2019-11-07 | 엘지이노텍 주식회사 | Light emitting device and lighting system having the same |
KR101607564B1 (en) | 2014-07-11 | 2016-04-04 | 주식회사 소프트에피 | Method of growing iii-nitride semiconductor layer |
JP5811255B2 (en) * | 2014-10-29 | 2015-11-11 | 豊田合成株式会社 | Method for producing group III nitride semiconductor single crystal and method for producing GaN substrate |
JP6841195B2 (en) * | 2016-09-30 | 2021-03-10 | 豊田合成株式会社 | Method for manufacturing group III nitride semiconductor |
CN111218643A (en) * | 2020-01-19 | 2020-06-02 | 镓特半导体科技(上海)有限公司 | Self-supporting gallium nitride layer and manufacturing method thereof |
-
2003
- 2003-12-22 JP JP2003425632A patent/JP4422473B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012128375A1 (en) * | 2011-03-22 | 2012-09-27 | 日本碍子株式会社 | Method for producing gallium nitride layer and seed crystal substrate used in same |
JP5100919B2 (en) * | 2011-03-22 | 2012-12-19 | 日本碍子株式会社 | Method for producing gallium nitride layer and seed crystal substrate used therefor |
US8795431B2 (en) | 2011-03-22 | 2014-08-05 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for producing gallium nitride layer and seed crystal substrate used in same |
DE102018216146A1 (en) | 2017-09-21 | 2019-03-21 | Disco Corporation | A manufacturing method of a III-V compound crystal and a semiconductor device manufacturing method |
US10910511B2 (en) | 2017-09-21 | 2021-02-02 | Osaka University | Manufacturing method of III-V compound crystal and manufacturing method of semiconductor device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004247711A (en) | 2004-09-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4422473B2 (en) | Method for manufacturing group III nitride substrate | |
US7524691B2 (en) | Method of manufacturing group III nitride substrate | |
JP4588340B2 (en) | Method for manufacturing group III nitride substrate | |
US7176115B2 (en) | Method of manufacturing Group III nitride substrate and semiconductor device | |
US7227172B2 (en) | Group-III-element nitride crystal semiconductor device | |
JP5815144B2 (en) | Nitride semiconductor light emitting diode device | |
US7221037B2 (en) | Method of manufacturing group III nitride substrate and semiconductor device | |
US6852161B2 (en) | Method of fabricating group-iii nitride semiconductor crystal, method of fabricating gallium nitride-based compound semiconductor, gallium nitride-based compound semiconductor, gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device, and light source using the semiconductor light-emitting device | |
US8882910B2 (en) | AlGaN substrate and production method thereof | |
JP4597534B2 (en) | Method for manufacturing group III nitride substrate | |
JP4397695B2 (en) | Method for manufacturing group III nitride substrate | |
JP4981602B2 (en) | Method for manufacturing gallium nitride substrate | |
JP2004224600A (en) | Manufacturing method of group iii nitride substrate, and semiconductor device | |
US7255742B2 (en) | Method of manufacturing Group III nitride crystals, method of manufacturing semiconductor substrate, Group III nitride crystals, semiconductor substrate, and electronic device | |
JP2000223417A (en) | Growing method of semiconductor, manufacture of semiconductor substrate, and manufacture of semiconductor device | |
JP3940673B2 (en) | Method for producing group III nitride semiconductor crystal and method for producing gallium nitride compound semiconductor | |
JP2004300024A (en) | Method for manufacturing nitride crystal of group iii element, nitride crystal of group iii element obtained by the same, and semiconductor device obtained by using the same | |
JP4554287B2 (en) | Group III nitride crystal manufacturing method and semiconductor substrate manufacturing method | |
JP4824920B2 (en) | Group III element nitride crystal semiconductor device | |
JP4016062B2 (en) | Nitride semiconductor structure, manufacturing method thereof, and light emitting device | |
JP4551203B2 (en) | Group III nitride crystal manufacturing method | |
JP2000022283A (en) | Semiconductor element, method for manufacturing semiconductor element, and method for manufacturing semiconductor substrate | |
JP5080820B2 (en) | Nitride semiconductor structure, manufacturing method thereof, and light emitting device | |
JP3987879B2 (en) | Nitride semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof | |
JP2013193918A (en) | Self-supporting gallium nitride crystal substrate and method of manufacturing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061127 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090901 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091020 |
|
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: 20091112 |
|
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: 20091204 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121211 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4422473 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131211 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |