JPH11340147A - Manufacture of nitride semiconductor wafer and element - Google Patents

Manufacture of nitride semiconductor wafer and element

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JPH11340147A
JPH11340147A JP14267598A JP14267598A JPH11340147A JP H11340147 A JPH11340147 A JP H11340147A JP 14267598 A JP14267598 A JP 14267598A JP 14267598 A JP14267598 A JP 14267598A JP H11340147 A JPH11340147 A JP H11340147A
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JP
Japan
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nitriding
nitride semiconductor
layer
semiconductor wafer
sapphire substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP14267598A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadaaki Hashimoto
忠朗 橋本
Masaaki Yuri
正昭 油利
Osamu Kondo
修 今藤
Masahiro Ishida
昌宏 石田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the optimum nitriding condition by a simple method by specifying the nitriding time at a specific temperature in a nitriding process and, in addition, the ruggedness of AlN crystalline nuclei formed on the surface of a sapphire substrate. SOLUTION: A buffer layer 2 is deposited on a nitriding sapphire substrate 4 and a GaN crystalline layer 3 is grown on the layer 2. The nitriding time (t) (sec) of the substrate 4 is set at 4.7×10<-4> × exp (1.5×10<4> /T) when the nitriding temperature is T (k). In addition, the nitriding time (t) is set so that the ruggedness of AlN crystalline nuclei formed on the surface of the substrate 4 may not exceed 10 nm. Consequently, a crystalline layer 3 having high crystallinity can be obtained easily. When the temperature T is 1,000 deg.C, the nitriding time (t) is calculated to be about 62 seconds from the relation. Therefore, the productivity of a nitride semiconductor wafer 11 and, in addition, the crystallinity of a nitride semiconductor can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクのピッ
クアップ用光源等に用いられる半導体レーザ、ディスプ
レイデバイスや白色照明等に用いられる発光ダイオード
の材料である窒化物半導体ウエハーおよび窒化物半導体
素子の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser used as a light source for picking up an optical disk, a nitride semiconductor wafer which is a material for a light emitting diode used for a display device, a white light and the like, and a method for manufacturing a nitride semiconductor device. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】窒化物半導体には厚膜のウエハーが存在
せず、従来からサファイアを基板として、気相成長した
薄膜をウエハーとしている。このような結晶成長工程で
は、基板と成長する結晶の格子定数の違い、熱膨張係数
の違い、化学的な表面状態の違い等のため、基板の表面
処理を適切に行わないとデバイス材料として使用できる
結晶ができない。特に、サファイア基板上に窒化物から
なる結晶を成長させる場合には、格子定数、熱膨張係数
の違いよりも、化学的な表面状態の違いが深刻な問題に
なる。たとえば、GaNをサファイア基板上に結晶成長
させる場合、GaNの結晶性が最もよくなる1000℃
付近では、サファイア基板上に付着するGaN結晶が非
常に少なくなり、連続した結晶膜が得られない。
2. Description of the Related Art Nitride semiconductors do not have a thick film wafer. Conventionally, a sapphire substrate is used as a substrate and a thin film grown by vapor phase is used as a wafer. In such a crystal growth process, due to differences in the lattice constant between the substrate and the crystal to be grown, differences in the coefficient of thermal expansion, differences in the chemical surface state, etc., the substrate is used as a device material unless surface treatment is performed properly. I cannot make crystals. In particular, when growing a nitride crystal on a sapphire substrate, the difference in the chemical surface state becomes a more serious problem than the difference in the lattice constant and the coefficient of thermal expansion. For example, in the case where GaN is grown on a sapphire substrate, the crystallinity of GaN is best at 1000 ° C.
In the vicinity, the amount of GaN crystal attached to the sapphire substrate becomes very small, and a continuous crystal film cannot be obtained.

【0003】そこで、この問題を解決するために、図5
に示すように、サファイア基板1上に600℃程度の低
温でAlNやGaN等からなるバッファ層2を堆積した
後、1000℃でGaN結晶層3の成長を行っている。
この方法により、1000℃付近においてもGaN結晶
層3をバッファ層2上に連続膜として成長させることが
できる。
[0005] To solve this problem, FIG.
As shown in FIG. 1, after a buffer layer 2 made of AlN or GaN is deposited on a sapphire substrate 1 at a low temperature of about 600 ° C., a GaN crystal layer 3 is grown at 1000 ° C.
With this method, the GaN crystal layer 3 can be grown as a continuous film on the buffer layer 2 even at around 1000 ° C.

【0004】しかしながら、GaN結晶層3の結晶性は
その下地であるバッファ層2の凹凸等に左右される。こ
のバッファ層2の表面上の凹凸はサファイア基板1上に
低温でバッファ層2を付着したためにおこる付着性の欠
如によってもたらされている。
[0004] However, the crystallinity of the GaN crystal layer 3 depends on the unevenness of the buffer layer 2 as the base. The irregularities on the surface of the buffer layer 2 are caused by the lack of adhesion caused by attaching the buffer layer 2 on the sapphire substrate 1 at a low temperature.

【0005】そこで、サファイア基板1上に、低温での
バッファ層2の付着性を向上するために、特開平3−2
03388号に、GaN結晶層3の結晶成長を開始する
前に、サファイア基板1をNH3雰囲気中で1000℃
まで昇温して、10分間熱処理を施し、サファイア基板
1の表面を薄いAl膜で覆い、その後、サファイア基板
1の温度を950℃に下げるという窒化処理を行った
後、バッファ層2として厚さ0.5μmのAlN膜を成
長させるということが開示されている。
In order to improve the adhesion of the buffer layer 2 on the sapphire substrate 1 at a low temperature, Japanese Patent Laid-Open Publication No.
No. 03388, before starting the crystal growth of the GaN crystal layer 3, the sapphire substrate 1 was heated at 1000 ° C. in an NH 3 atmosphere.
Temperature, and heat-treated for 10 minutes to cover the surface of the sapphire substrate 1 with a thin Al film. Thereafter, a nitriding treatment was performed to lower the temperature of the sapphire substrate 1 to 950 ° C. It is disclosed that a 0.5 μm AlN film is grown.

【0006】この方法により、デバイス材料として使用
できる窒化物半導体ウエハーおよび窒化物半導体素子を
作製することができるようになった。
According to this method, a nitride semiconductor wafer and a nitride semiconductor element which can be used as a device material can be manufactured.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サファ
イア基板1の窒化処理は温度に敏感に反応するため、上
記のような従来の方法では、最適な窒化条件を見いだす
ことが困難であった。すなわち、窒化条件を出すのに時
間がかかり、生産性が低下するという問題点があった。
本発明は、この問題点を解決するべく、簡単な方法で最
適な窒化条件を提供することを目的とする。
However, since the nitriding treatment of the sapphire substrate 1 is sensitive to temperature, it has been difficult to find optimal nitriding conditions by the above-described conventional method. That is, there is a problem in that it takes time to set the nitriding conditions, and the productivity is reduced.
An object of the present invention is to provide an optimum nitriding condition by a simple method to solve this problem.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
窒化物半導体ウエハーの製造方法は、サファイア基板を
窒化処理する窒化処理工程と、前記窒化処理されたサフ
ァイア基板上にバッファ層を形成する工程と、前記バッ
ファ層上に窒化物からなる結晶を形成する工程とを有す
る窒化物半導体ウエハーの製造方法において、前記窒化
処理工程における温度をT(K)とした時の窒化時間t
(秒)を6.1×10-5×exp(1.7×104
T)以上としたものである。この構成により、簡単な方
法で最適な窒化条件を求めることができるので、窒化物
半導体ウエハーおよび窒化物半導体素子の生産性を向上
することができる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a nitride semiconductor wafer, comprising the steps of: nitriding a sapphire substrate; and forming a buffer layer on the nitrided sapphire substrate. And forming a nitride-based crystal on the buffer layer in the method for manufacturing a nitride semiconductor wafer, wherein the nitriding time t is defined as T (K) in the nitriding process.
(Seconds) is 6.1 × 10 −5 × exp (1.7 × 10 4 /
T) or more. With this configuration, the optimum nitriding conditions can be obtained by a simple method, so that the productivity of the nitride semiconductor wafer and the nitride semiconductor element can be improved.

【0009】本発明の請求項2記載の窒化物半導体ウエ
ハーの製造方法は、前記窒化処理工程において、前記サ
ファイア基板表面に形成されたAlN結晶核が凹凸を有
し、この凹凸が10nm以下であることを特徴とするも
のである。この構成により、簡単な方法で最適な窒化条
件を求めることができるので、窒化物半導体ウエハーお
よび窒化物半導体素子の生産性を向上することができ
る。
According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a nitride semiconductor wafer, the AlN crystal nuclei formed on the surface of the sapphire substrate have irregularities in the nitriding step, and the irregularities are 10 nm or less. It is characterized by the following. With this configuration, the optimum nitriding conditions can be obtained by a simple method, so that the productivity of the nitride semiconductor wafer and the nitride semiconductor element can be improved.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】図1は、本発明の一実施の形態における窒
化物半導体ウエハーの製造工程を示すものである。
FIG. 1 shows a manufacturing process of a nitride semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention.

【0012】まず、図1(a)に示すように、サファイ
アのC面を基板としたサファイア基板を、MOCVD結
晶成長炉に装填し、水素雰囲気中で1000℃に昇温す
る。このときの炉内の圧力は760Torr、水素流量
は毎分8リットルである。サファイア基板の温度が10
00℃になると、アンモニアガスを毎分3.8リットル
流し、サファイア基板1を窒化処理する。窒化処理後、
サファイア基板4中に窒化層(図示せず)が形成され
る。
First, as shown in FIG. 1 (a), a sapphire substrate having a sapphire C-plane as a substrate is loaded into a MOCVD crystal growth furnace and heated to 1000 ° C. in a hydrogen atmosphere. At this time, the pressure in the furnace was 760 Torr, and the flow rate of hydrogen was 8 liters per minute. Sapphire substrate temperature is 10
When the temperature reaches 00 ° C., a sapphire substrate 1 is nitrided by flowing 3.8 liters of ammonia gas per minute. After nitriding,
A nitride layer (not shown) is formed in the sapphire substrate 4.

【0013】その後、図1(b)に示すように、基板温
度を550℃に降温し、トリメチルガリウム(TMG
a)を毎分13.5μmol供給し、GaNからなるバ
ッファ層2を窒化処理を施したサファイア基板4上に5
分間堆積する。この窒化処理工程により、サファイア基
板4の表面状態をバッファ層2になじませることができ
る。
Thereafter, as shown in FIG. 1B, the substrate temperature is lowered to 550 ° C., and trimethylgallium (TMG
a) was supplied at a rate of 13.5 μmol / min, and a buffer layer 2 made of GaN was deposited on a sapphire substrate 4 having been subjected to a nitriding treatment.
Deposit for a minute. By this nitriding process, the surface state of the sapphire substrate 4 can be adjusted to the buffer layer 2.

【0014】その後、図1(c)に示すように、基板温
度を再び1000℃に昇温し、GaNからなる結晶層3
をバッファ層2上に1時間成長させる。この構成によ
り、GaN系窒化物半導体素子のウエハーの製造を完了
することができる。ここで、ウエハーとは素子を製造す
る際の基台となる結晶を指し、数層からなる結晶も含
む。
Thereafter, as shown in FIG. 1C, the substrate temperature is raised again to 1000 ° C., and the crystal layer 3 made of GaN is formed.
Is grown on the buffer layer 2 for one hour. With this configuration, the manufacture of the wafer of the GaN-based nitride semiconductor device can be completed. Here, the wafer refers to a crystal serving as a base when manufacturing an element, and includes a crystal composed of several layers.

【0015】ここで、発明者らはこの窒化処理工程につ
いて注目し、サファイア基板の窒化処理過程について詳
しく調査を行った。その結果、サファイア基板の窒化処
理過程は2つのステップからなっていることを見いだし
た。
Here, the inventors paid attention to this nitriding step and conducted a detailed investigation on the nitriding step of the sapphire substrate. As a result, they have found that the sapphire substrate nitridation process consists of two steps.

【0016】第1のステップはサファイア基板4中への
N、NH、NH2等の窒化種の拡散により非晶質AlO
Nが形成され、第2のステップは非晶質AlONの窒化
によりAlN結晶核が発生する。ここで、非晶質AlO
Nが形成される時は、表面は平坦で、このまま窒化処理
をすすめると、AlN結晶核が発生し、このAlN結晶
核がしだいに大きくなって、10nmを越える凹凸が起
こることを見いだした。
The first step is to form an amorphous AlO by diffusing nitride species such as N, NH and NH 2 into the sapphire substrate 4.
N is formed, and in the second step, AlN crystal nuclei are generated by nitriding the amorphous AlON. Here, the amorphous AlO
When N was formed, it was found that the surface was flat, and if the nitriding treatment was continued as it was, AlN crystal nuclei were generated, and the AlN crystal nuclei gradually increased, and irregularities exceeding 10 nm occurred.

【0017】窒化処理を施したサファイア基板4の表面
状態とその上に形成されたバッファ層2を介して成長さ
れた結晶層3の結晶性を調査すると、サファイア基板4
の表面が非晶質のAlONとなっている時がもっとも結
晶層3の結晶性が良かった。すなわち、サファイア基板
4の表面がバッファ層2になじむように窒化処理をする
必要があるが、窒化処理をしすぎるとAlN結晶核が形
成されて凹凸が大きくなり、結晶層3の結晶性が悪くな
る。
The surface condition of the nitrided sapphire substrate 4 and the crystallinity of the crystal layer 3 grown via the buffer layer 2 formed thereon are investigated.
The crystallinity of the crystal layer 3 was the best when the surface of the substrate was amorphous AlON. In other words, it is necessary to perform a nitriding treatment so that the surface of the sapphire substrate 4 fits into the buffer layer 2. However, if the nitriding treatment is performed too much, AlN crystal nuclei are formed, so that the irregularities become large, and the crystallinity of the crystal layer 3 deteriorates. Become.

【0018】さらに、非晶質AlONの形成時におけ
る、サファイア基板中での窒化種の拡散定数Dと温度T
の関係を解明するに至った。サファイア中での窒化種の
拡散定数D(cm2/s)は温度をT(K)とすると、 D=2.5×10-13×exp(−1.5×104/T) となる。拡散定数Dからサファイアをt秒間窒化した際
の非晶質AlONの厚さは 2×(D×t)1/2 と計算される。非晶質AlONは最小でもサファイア基
板4の原子層(2.16オングストローム)以上必要な
ので、最低限必要な窒化時間t(秒)は t=(2.16×10-82/4/D より t=4.7×10-4×exp(1.5×104/T) となる。
Further, the diffusion constant D and the temperature T of the nitride species in the sapphire substrate during the formation of the amorphous AlON
I came to understand the relationship. The diffusion constant D (cm 2 / s) of the nitride species in sapphire is D = 2.5 × 10 −13 × exp (−1.5 × 10 4 / T), where T is the temperature. . From the diffusion constant D, the thickness of the amorphous AlON when sapphire is nitrided for t seconds is calculated as 2 × (D × t) 1/2 . Since amorphous AlON which have minimum atomic layer of the sapphire substrate 4 (2.16 Å) or more even, minimum required nitridation time t (in seconds) is t = (2.16 × 10 -8) 2/4 / D Thus, t = 4.7 × 10 −4 × exp (1.5 × 10 4 / T).

【0019】また、窒化時間を長くしすぎるとAlN結
晶核が成長し、表面の凹凸が大きくなる。調査の結果凹
凸が10nmを越えると、結晶層3の結晶性が悪くなる
ことがわかった。
On the other hand, if the nitriding time is too long, AlN crystal nuclei grow and the surface irregularities become large. As a result of the investigation, it was found that if the roughness exceeds 10 nm, the crystallinity of the crystal layer 3 deteriorates.

【0020】したがってサファイア基板4を窒化する温
度をT(K)とした時の窒化時間t(秒)を、4.7×
10-4×exp(1.5×104/T)以上とし、かつ
サファイア基板4の表面上に形成されたAlN結晶核が
10nmを越える凹凸を生成しないような時間内で窒化
時間を設定すれば、結晶性の良い結晶層3が容易に得ら
れることがわかる。
Therefore, when the temperature for nitriding the sapphire substrate 4 is T (K), the nitriding time t (second) is 4.7 ×
The nitriding time should be set to 10 −4 × exp (1.5 × 10 4 / T) or more and within a time such that the AlN crystal nuclei formed on the surface of the sapphire substrate 4 do not generate irregularities exceeding 10 nm. It can be seen that the crystal layer 3 having good crystallinity can be easily obtained.

【0021】本実施の形態では温度Tが1000℃であ
るから、上記関係式にあてはめると、約62秒と計算で
きる。ここで、AlN結晶核の凹凸が10nmを越えな
いところを考慮して、100秒間窒化処理を行って窒化
層を形成した。
In this embodiment, since the temperature T is 1000 ° C., it can be calculated as about 62 seconds by applying the above relational expression. Here, in consideration of the fact that the unevenness of the AlN crystal nucleus does not exceed 10 nm, a nitriding treatment was performed for 100 seconds to form a nitrided layer.

【0022】以上のように作製したGaNの窒化物半導
体結晶の2結晶法X線ロッキングカーブ測定におけるG
aN(0002)面からの回折ピーク半値幅は60(a
rcsec)であった。
In the two-crystal X-ray rocking curve measurement of the GaN nitride semiconductor crystal fabricated as described above, G
The half value width of the diffraction peak from the aN (0002) plane is 60 (a
rcsec).

【0023】図2は窒化時間(t)を10秒〜600秒
まで変化させた場合の、2結晶法X線ロッキングカーブ
半値幅の変化を示したものである。
FIG. 2 shows the change in the half width of the X-ray rocking curve of the two-crystal method when the nitriding time (t) is changed from 10 seconds to 600 seconds.

【0024】窒化時間(t)が10秒や30秒のところ
では、窒化処理が不十分なためGaN窒化物半導体の結
晶性が悪いことがわかる。つまり、窒化処理が不十分で
あると、バッファ層2の堆積時の結晶層3の付着密度が
小さく、またバッファ層2の粒径が大きくなる。このよ
うな粒径の大きなバッファ層2では、結晶層3の結晶成
長時において、サファイア基板4との格子不整や熱膨張
係数差による歪みを緩和できず、結晶性が悪化する。ま
た、窒化時間(t)が300秒以上でも結晶性が悪化し
ているが、これは過度にサファイア基板4を窒化したた
めに、AlN結晶核の生成が多くなり、バッファ層2の
堆積前のサファイア基板4の表面上に大きな凹凸が発生
したためである。
It can be seen that when the nitriding time (t) is 10 seconds or 30 seconds, the crystallinity of the GaN nitride semiconductor is poor due to insufficient nitriding. That is, if the nitriding treatment is insufficient, the adhesion density of the crystal layer 3 when depositing the buffer layer 2 is low, and the grain size of the buffer layer 2 is large. In such a buffer layer 2 having a large grain size, during crystal growth of the crystal layer 3, distortion due to lattice mismatch with the sapphire substrate 4 and a difference in thermal expansion coefficient cannot be relaxed, and crystallinity deteriorates. Although the crystallinity is deteriorated even when the nitriding time (t) is 300 seconds or longer, since the sapphire substrate 4 is excessively nitrided, the generation of AlN crystal nuclei increases and the sapphire crystal before the buffer layer 2 is deposited. This is because large irregularities occurred on the surface of the substrate 4.

【0025】次に、本発明の実施の形態における窒化物
半導体ウエハーを用いて製造した窒化物半導体素子の一
例として発光ダイオードについて説明する。
Next, a light emitting diode will be described as an example of a nitride semiconductor device manufactured using the nitride semiconductor wafer according to the embodiment of the present invention.

【0026】図3は、本発明の実施の形態における窒化
物半導体ウエハー上に製造した発光ダイオードの断面図
である。
FIG. 3 is a sectional view of a light emitting diode manufactured on a nitride semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention.

【0027】まず本発明の窒化物半導体ウエハーの結晶
層3上にn型GaNコンタクト層5、アンドープInG
aNからなる活性層6およびp型GaNコンタクト層7
を順次成長する。次に、n電極を形成するために、p型
GaNコンタクト層7および活性層6をドライエッチン
グで削り、さらにn型GaNコンタクト層5の一部をド
ライエッチングで削る。次に、n型GaNコンタクト層
5およびp型GaNコンタクト層7上にn電極8および
p電極9をそれぞれ蒸着することにより、発光ダイオー
ドを作製した。
First, on the crystal layer 3 of the nitride semiconductor wafer of the present invention, an n-type GaN contact layer 5 and an undoped InG
Active layer 6 made of aN and p-type GaN contact layer 7
Grow sequentially. Next, in order to form an n-electrode, the p-type GaN contact layer 7 and the active layer 6 are shaved by dry etching, and a part of the n-type GaN contact layer 5 is shaved by dry etching. Next, an n-electrode 8 and a p-electrode 9 were deposited on the n-type GaN contact layer 5 and the p-type GaN contact layer 7, respectively, to produce a light emitting diode.

【0028】図4は本発明の窒化物半導体ウエハー上に
形成した発光ダイオードの外部量子効率(%)と窒化時
間(秒)との関係を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the external quantum efficiency (%) and the nitriding time (second) of the light emitting diode formed on the nitride semiconductor wafer of the present invention.

【0029】発光ダイオードの窒化物半導体素子につい
て、窒化処理しなかったり、窒化時間が短い場合(a)
は、結晶表面の凹凸は少ないが、結晶転移等が多い結晶
となるために、発光効率が低くなっている。また窒化時
間が300秒以上の場合(b)は、基板表面上に形成さ
れた凹凸のために、結晶層3の電子濃度が高くなり、p
型層を得ることができず、非常に発光効率が低い。
In the case where the nitride semiconductor device of the light emitting diode is not subjected to the nitriding treatment or the nitriding time is short (a)
Has a small number of irregularities on the crystal surface, but has low luminous efficiency because the crystal has many crystal transitions and the like. In the case where the nitriding time is 300 seconds or longer (b), the electron concentration of the crystal layer 3 increases due to the unevenness formed on the substrate surface, and p
Since a mold layer cannot be obtained, the luminous efficiency is extremely low.

【0030】このように本発明を用いて、適切な窒化時
間で窒化処理を行うことがGaN系半導体デバイスを作
製する上で非常に重要であることがわかる。
As described above, it is understood that it is very important to perform a nitriding treatment with an appropriate nitriding time using the present invention in manufacturing a GaN-based semiconductor device.

【0031】なお、本実施の形態では、窒化温度(T)
を1000℃としたが、他の温度でも窒化処理の最低時
間t(秒)を4.7×10-4×exp(1.5×104
/T)の式にあてはめて計算すれば、適切な窒化条件を
求めることができる。
In the present embodiment, the nitriding temperature (T)
Was set to 1000 ° C., but the minimum time t (second) of the nitriding treatment was 4.7 × 10 −4 × exp (1.5 × 10 4 ) even at other temperatures.
/ T), an appropriate nitriding condition can be obtained by calculation.

【0032】なお、本実施の形態では、MOCVD法に
よって窒化物半導体のウエハー及び窒化物半導体素子の
製造工程を示したが、クロライドVPE法やプラズマM
BE法、プラズマMOCVD法等でGaN結晶を成長さ
せても同様の効果が得られる。また原料ガス、キャリア
ガス、成長圧力等に関係なく同様の効果が得られる。
In this embodiment, the steps of manufacturing a nitride semiconductor wafer and a nitride semiconductor device by MOCVD have been described.
The same effect can be obtained by growing a GaN crystal by a BE method, a plasma MOCVD method, or the like. Similar effects can be obtained irrespective of the source gas, carrier gas, growth pressure and the like.

【0033】なお、本実施の形態では、バッファ層2と
してGaNを用いたがAlxGa1-xN(0≦x≦1)つ
まり、AlNやAlGaNを用いても同様の効果が得ら
れる。
In this embodiment, GaN is used as the buffer layer 2, but Al x Ga 1 -xN (0 ≦ x ≦ 1), that is, the same effect can be obtained by using AlN or AlGaN.

【0034】なお、本実施の形態では、バッファ層2上
に成長した結晶層3としてGaN結晶を用いたが、Bx
AlyGazIn1-x-y-zN(0≦x≦1、0≦y≦1、
0≦z≦1)つまり、AlN結晶やInN結晶、BN結
晶、およびそれらの混晶でも同様の効果が得られる。
[0034] In the present embodiment uses a GaN crystal as the crystal layer 3 grown on the buffer layer 2, B x
Al y Ga z In 1-xyz N (0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1,
0 ≦ z ≦ 1) That is, the same effect can be obtained with AlN crystal, InN crystal, BN crystal, and a mixed crystal thereof.

【0035】なお、本実施の形態では、窒化物半導体ウ
エハーの結晶層3上にn型GaNコンタクト層5、活性
層6およびp型GaNコンタクト層7を順次成長させて
発光ダイオードを作製したが、n型GaNコンタクト層
5と活性層6との間にAlGaN等のn型クラッド層を
設け、さらにp型GaNコンタクト層7と活性層6との
間にAlGaN等のp型クラッド層を設けてもよい。
In the present embodiment, an n-type GaN contact layer 5, an active layer 6, and a p-type GaN contact layer 7 are sequentially grown on the crystal layer 3 of the nitride semiconductor wafer to manufacture a light emitting diode. An n-type cladding layer such as AlGaN may be provided between the n-type GaN contact layer 5 and the active layer 6, and a p-type cladding layer such as AlGaN may be provided between the p-type GaN contact layer 7 and the active layer 6. Good.

【0036】なお、本発明の窒化物半導体ウエハーを用
いて、発光ダイオードを製造した例を示したが、窒化物
半導体ウエハーを用いたその他の素子として、半導体レ
ーザや、トランジスタ等を形成しても同様に特性を向上
することができる。
Although an example in which a light emitting diode is manufactured using the nitride semiconductor wafer of the present invention has been described, a semiconductor laser, a transistor, or the like may be formed as another element using the nitride semiconductor wafer. Similarly, the characteristics can be improved.

【0037】なお、本実施の形態で示した結晶層3をさ
らに厚く成長し、サファイア基板4を除去することによ
り、窒化物半導体ウエハーを作製するような場合でも同
様の効果が得られる。
By growing the crystal layer 3 shown in the present embodiment to a greater thickness and removing the sapphire substrate 4, a similar effect can be obtained even when a nitride semiconductor wafer is manufactured.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、簡単な方法で最適な窒
化条件を求めることができるため、窒化物半導体ウエハ
ーの生産性を向上することができる。さらに、本発明の
方法によって得られた窒化物半導体ウエハーを用いるこ
とにより、窒化物半導体の結晶性を向上することができ
るため、窒化物半導体素子等の特性を向上することがで
きる。
According to the present invention, since the optimum nitriding conditions can be obtained by a simple method, the productivity of the nitride semiconductor wafer can be improved. Furthermore, by using the nitride semiconductor wafer obtained by the method of the present invention, the crystallinity of the nitride semiconductor can be improved, so that the characteristics of the nitride semiconductor element and the like can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態の窒化物半導体ウエハーの
製造工程図
FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a nitride semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention.

【図2】窒化時間とX線ロッキングカーブ半値幅の関係
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between nitriding time and X-ray rocking curve half width.

【図3】本発明の実施の形態の窒化物半導体ウエハー上
に形成した発光ダイオードの断面図
FIG. 3 is a sectional view of a light emitting diode formed on a nitride semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention.

【図4】窒化時間と発光ダイオードの外部量子効率の関
係図
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between nitriding time and external quantum efficiency of a light emitting diode.

【図5】従来の窒化物半導体素子の断面図FIG. 5 is a sectional view of a conventional nitride semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 サファイア基板 2 バッファ層 3 結晶層 4 窒化処理されたサファイア基板 5 n型GaNコンタクト層 6 活性層 7 p型GaNコンタクト層 8 n電極 9 p電極 Reference Signs List 1 sapphire substrate 2 buffer layer 3 crystal layer 4 sapphire substrate nitrided 5 n-type GaN contact layer 6 active layer 7 p-type GaN contact layer 8 n-electrode 9 p-electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 昌宏 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Masahiro Ishida 1-1, Sachimachi, Takatsuki-shi, Osaka Matsushita Electronics Corporation

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 サファイア基板を窒化処理する窒化処理
工程と、前記窒化処理されたサファイア基板上にバッフ
ァ層を形成する工程と、前記バッファ層上に窒化物から
なる結晶層を形成する工程とを有する窒化物半導体ウエ
ハーの製造方法において、前記窒化処理工程における温
度をT(K)とした時の窒化時間t(秒)を4.7×1
-4×exp(1.5×104/T)以上とする窒化物
半導体ウエハーの製造方法。
1. A nitriding step of nitriding a sapphire substrate, a step of forming a buffer layer on the nitrided sapphire substrate, and a step of forming a crystal layer made of nitride on the buffer layer. In the method of manufacturing a nitride semiconductor wafer having the above, the nitriding time t (second) when the temperature in the nitriding treatment step is T (K) is 4.7 × 1.
A method for producing a nitride semiconductor wafer having a density of 0 −4 × exp (1.5 × 10 4 / T) or more.
【請求項2】 前記窒化処理工程において、前記サファ
イア基板表面に形成されたAlN結晶核が凹凸を有し、
この凹凸が10nm以下であることを特徴とする請求項
1記載の窒化物半導体ウエハーの製造方法。
2. In the nitriding step, an AlN crystal nucleus formed on the sapphire substrate surface has irregularities,
2. The method for manufacturing a nitride semiconductor wafer according to claim 1, wherein the unevenness is 10 nm or less.
【請求項3】 前記バッファ層がAlxGa1-xN(0≦
x≦1)であることを特徴とする請求項1または請求項
2記載の窒化物半導体ウエハーの製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the buffer layer is made of Al x Ga 1 -xN (0 ≦
3. The method for manufacturing a nitride semiconductor wafer according to claim 1, wherein x ≦ 1).
【請求項4】 前記結晶層がBxAlyGazIn1-x-y-z
N(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦z≦1)であることを特
徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の窒
化物半導体ウエハーの製造方法。
Wherein said crystal layer B x Al y Ga z In 1 -xyz
4. The method for producing a nitride semiconductor wafer according to claim 1, wherein N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1).
【請求項5】 請求項1ないし請求項4のいずれかに記
載の窒化物半導体ウエハー上に、n型コンタクト層、活
性層およびp型コンタクト層を順次形成し、前記n型コ
ンタクト層および前記p型コンタクト層上にn電極およ
びp電極をそれぞれ形成する窒化物半導体素子の製造方
法。
5. An n-type contact layer, an active layer and a p-type contact layer are sequentially formed on the nitride semiconductor wafer according to claim 1, wherein the n-type contact layer and the p-type contact layer are formed. A method for manufacturing a nitride semiconductor device, wherein an n-electrode and a p-electrode are respectively formed on a mold contact layer.
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100374479B1 (en) * 2000-01-07 2003-03-04 엘지전자 주식회사 method for growing nitride semiconductor
US6707076B2 (en) 2000-12-07 2004-03-16 Ngk Insulators, Ltd. Semiconductor element
WO2005015618A1 (en) * 2003-08-12 2005-02-17 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Substrate for nitride semiconductor growth
KR100506077B1 (en) * 2000-04-15 2005-08-04 삼성전기주식회사 Method for making high quality group-Ⅲ nitride thin film by metal organic chemical vapor deposition
JP2006135269A (en) * 2004-11-09 2006-05-25 Koha Co Ltd Semiconductor device
JP2008053594A (en) * 2006-08-28 2008-03-06 Sharp Corp Method for forming nitride semiconductor layer
USRE40163E1 (en) 2000-11-30 2008-03-25 Ngk Insulators, Ltd. Semiconductor light-emitting element
USRE40485E1 (en) 2000-12-04 2008-09-09 Ngk Insulators, Ltd. Semiconductor light-emitting element
JP2008235769A (en) * 2007-03-23 2008-10-02 Ngk Insulators Ltd Method for forming AlGaN crystal layer
JP2009530807A (en) * 2006-03-16 2009-08-27 ソウル オプト デバイス カンパニー リミテッド Method for forming buffer layer for nitride semiconductor light emitting device and nitride semiconductor light emitting device having the buffer layer
CN102479701A (en) * 2010-11-30 2012-05-30 中国科学院微电子研究所 Chemical-mechanical planarization method and fabrication method of back metal gate
JP6483913B1 (en) * 2017-05-26 2019-03-13 創光科学株式会社 Template manufacturing method

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100374479B1 (en) * 2000-01-07 2003-03-04 엘지전자 주식회사 method for growing nitride semiconductor
KR100506077B1 (en) * 2000-04-15 2005-08-04 삼성전기주식회사 Method for making high quality group-Ⅲ nitride thin film by metal organic chemical vapor deposition
USRE40163E1 (en) 2000-11-30 2008-03-25 Ngk Insulators, Ltd. Semiconductor light-emitting element
USRE40485E1 (en) 2000-12-04 2008-09-09 Ngk Insulators, Ltd. Semiconductor light-emitting element
US6707076B2 (en) 2000-12-07 2004-03-16 Ngk Insulators, Ltd. Semiconductor element
US6781164B2 (en) 2000-12-07 2004-08-24 Ngk Insulators, Ltd. Semiconductor element
WO2005015618A1 (en) * 2003-08-12 2005-02-17 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Substrate for nitride semiconductor growth
US7244520B2 (en) 2003-08-12 2007-07-17 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Substrate for nitride semiconductor growth
JP2006135269A (en) * 2004-11-09 2006-05-25 Koha Co Ltd Semiconductor device
JP2009530807A (en) * 2006-03-16 2009-08-27 ソウル オプト デバイス カンパニー リミテッド Method for forming buffer layer for nitride semiconductor light emitting device and nitride semiconductor light emitting device having the buffer layer
JP2008053594A (en) * 2006-08-28 2008-03-06 Sharp Corp Method for forming nitride semiconductor layer
JP2008235769A (en) * 2007-03-23 2008-10-02 Ngk Insulators Ltd Method for forming AlGaN crystal layer
CN102479701A (en) * 2010-11-30 2012-05-30 中国科学院微电子研究所 Chemical-mechanical planarization method and fabrication method of back metal gate
JP6483913B1 (en) * 2017-05-26 2019-03-13 創光科学株式会社 Template manufacturing method

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