JPS617621A - 窒化ガリウム半導体装置の製造方法 - Google Patents
窒化ガリウム半導体装置の製造方法Info
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- JPS617621A JPS617621A JP59127936A JP12793684A JPS617621A JP S617621 A JPS617621 A JP S617621A JP 59127936 A JP59127936 A JP 59127936A JP 12793684 A JP12793684 A JP 12793684A JP S617621 A JPS617621 A JP S617621A
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- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/01—Manufacture or treatment
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- H10H20/013—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials
- H10H20/0133—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials with a substrate not being Group III-V materials
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- H10W72/075—Connecting or disconnecting of bond wires
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- H10W72/07552—Connecting or disconnecting of bond wires characterised by changes in properties of the bond wires during the connecting changes in structures or sizes
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- Led Devices (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は結晶性が良質で組立工程が容易な窒化ガリウム
半導体装置の製造方法に関するものである。
半導体装置の製造方法に関するものである。
従来例の構成とその問題点
窒化ガリウム（以下ＧａＮと記す）は直接遷移ケの広い
バンドギャップを有する半導体で青色発光素子の材料と
して有望視されている。
バンドギャップを有する半導体で青色発光素子の材料と
して有望視されている。
ＧａＮは、大きな単結晶がなかなか実現できず、通常サ
ファイア基板上に気相法によりエピタキシャル成長させ
たものが用いられている。しかし、サファイアとＧａＮ
ｏＣ面内の格子の不整合が１３．９％と大きく、サファ
イアとＧａＮの界面に大きな応力が加わシ、ミスフィツ
ト転位が発生するなど、ＧａＮの結晶性の悪化の原因と
なっている。
ファイア基板上に気相法によりエピタキシャル成長させ
たものが用いられている。しかし、サファイアとＧａＮ
ｏＣ面内の格子の不整合が１３．９％と大きく、サファ
イアとＧａＮの界面に大きな応力が加わシ、ミスフィツ
ト転位が発生するなど、ＧａＮの結晶性の悪化の原因と
なっている。
また、ＧａＮはイオン結合の強い結晶でシリコン（Ｓｉ
）や砒化ガリウム（ＧａＡｓ ）などの共有結合性の結
晶に比較して結晶が不完全で窒素（Ｎ）の空孔などの結
晶欠陥を多く含んでいる。このＧａＮの結晶では窒素の
空孔はドナーとして振舞うので不純物を添加しなくても
低抵抗のｎ型半導体となる。そこでアクセプタ不純物を
添加してもそのほとんどが電荷補償で費やされ、せいぜ
い絶縁体になるか、あるいは高抵抗のｐ型（π型ともい
う）の半導体になる程度でなかなか低抵抗のｐ型半導体
が得られない゛。このためＧ ａ Ｎの青色発光素子は
完全なｐｎ接合ではなく、□概ねｉ（π）−−接合構造
である。
）や砒化ガリウム（ＧａＡｓ ）などの共有結合性の結
晶に比較して結晶が不完全で窒素（Ｎ）の空孔などの結
晶欠陥を多く含んでいる。このＧａＮの結晶では窒素の
空孔はドナーとして振舞うので不純物を添加しなくても
低抵抗のｎ型半導体となる。そこでアクセプタ不純物を
添加してもそのほとんどが電荷補償で費やされ、せいぜ
い絶縁体になるか、あるいは高抵抗のｐ型（π型ともい
う）の半導体になる程度でなかなか低抵抗のｐ型半導体
が得られない゛。このためＧ ａ Ｎの青色発光素子は
完全なｐｎ接合ではなく、□概ねｉ（π）−−接合構造
である。
第１図は、従来のＧａＮ発光素子の概略断面図であり、
サファイア基板１の上に厚さ１００μｍ程度のｎ型Ｇａ
Ｎ層２と、さらに、この上に亜鉛（Ｚｎ）を添加した高
比抵抗のｉ（π）型ＧａＮ層３を厚さ１μｍ程度に形成
したもので、とのｉ（π）型ＧａＮ層３上には金属の電
極層゛４を設けてそれに金属細線５を圧着する。ところ
が、サファイアは電気的に完全な絶縁体であり、ｎ型Ｇ
ａＮ層２への電極形成はなかなか面倒である。
サファイア基板１の上に厚さ１００μｍ程度のｎ型Ｇａ
Ｎ層２と、さらに、この上に亜鉛（Ｚｎ）を添加した高
比抵抗のｉ（π）型ＧａＮ層３を厚さ１μｍ程度に形成
したもので、とのｉ（π）型ＧａＮ層３上には金属の電
極層゛４を設けてそれに金属細線５を圧着する。ところ
が、サファイアは電気的に完全な絶縁体であり、ｎ型Ｇ
ａＮ層２への電極形成はなかなか面倒である。
そこで、表面のｉ（π）型ＧａＮ層３に開口を形成し、
ｎ型ＧａＮ層２と接触する方法も考えられるが、ＧａＮ
結晶は化学的に安定性の高い物質で薬品による化学的な
エツチングが困難である。また非常に硬い□′物質であ
るために機械的な窓あけも困難である。そこで通常は第
１図に示すようにｎ型ＧａＮ層２の側面にインジウム電
極部６を設け、他方の電極部７との間を針状細線８によ
り金属ステム９に電気的に接続する方策が用いられる。
ｎ型ＧａＮ層２と接触する方法も考えられるが、ＧａＮ
結晶は化学的に安定性の高い物質で薬品による化学的な
エツチングが困難である。また非常に硬い□′物質であ
るために機械的な窓あけも困難である。そこで通常は第
１図に示すようにｎ型ＧａＮ層２の側面にインジウム電
極部６を設け、他方の電極部７との間を針状細線８によ
り金属ステム９に電気的に接続する方策が用いられる。
しかし、この部位へのインジウム電極６形成ならびに針
状細線８の接続作業は至難であり製造性の悪いものであ
った。
状細線８の接続作業は至難であり製造性の悪いものであ
った。
発明の目的
本発明は、サファイアとＧａＮの格子不整合が大きいた
め、これらの中間の格子定数を有する結晶をバッファ層
としてサファイアとＧａＮ層の間に設けることにより良
質の結晶性を有するＧａＮ層を成長するとともに、この
バッファ層を選択的に除去することによシ、ＧａＮ半導
体素子の上面と下面に電極を形成することができる方法
を提供するものである。
め、これらの中間の格子定数を有する結晶をバッファ層
としてサファイアとＧａＮ層の間に設けることにより良
質の結晶性を有するＧａＮ層を成長するとともに、この
バッファ層を選択的に除去することによシ、ＧａＮ半導
体素子の上面と下面に電極を形成することができる方法
を提供するものである。
発明の＊Ｘ
本発明は、要約するに、サファイア基板上にバッファ層
として窒化アルミニウム（以下ＡＱＮと記す）層を形成
した後、前記ＡｆｆｉＮ膜上にＧａＮ層を形成し、つい
で、水あるいは酸性溶液あるいはアルカリ性溶液により
前記ＡＱＮ層を選択的に溶解除去し、サファイア基板よ
りＧａＮをはく離させる工程をそなえたものであり、こ
れにより、ＧａＮ層の結晶性が良質になるとともに、Ｇ
ａＮ層の上面と下面に電極を形成することができるので
、ＧａＮの半導体装置が通常のワイヤボンド技術で組立
可能になりＧａＮ半導体装置の製造性が大幅に向上する
。
として窒化アルミニウム（以下ＡＱＮと記す）層を形成
した後、前記ＡｆｆｉＮ膜上にＧａＮ層を形成し、つい
で、水あるいは酸性溶液あるいはアルカリ性溶液により
前記ＡＱＮ層を選択的に溶解除去し、サファイア基板よ
りＧａＮをはく離させる工程をそなえたものであり、こ
れにより、ＧａＮ層の結晶性が良質になるとともに、Ｇ
ａＮ層の上面と下面に電極を形成することができるので
、ＧａＮの半導体装置が通常のワイヤボンド技術で組立
可能になりＧａＮ半導体装置の製造性が大幅に向上する
。
実施例の説明
つぎに本発明を実施例により詳しく説明する。
０面のサファイア基板上に、有機金属熱分解法（ＭＯＣ
ＶＤ法）によりトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）とア
ンモニア（ＮＨ３）を反応させ、１２００℃の温度でま
ず、ＡＱＮ層を約５μｍ成長させる。さらに、成長温度
を９５０℃に低下させ、トリメチルアルミニウムの代り
にトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を導入し、アンモニア
（ＮＨ３）と反応させ、ｎ型のＧａＮ層を約１００μｍ
の厚さで成長させ、引きつづきアクセプタ不純物として
ジメチル亜鉛（ＤＭＺ）により亜鉛を添加した絶縁性の
ＧａＮ層を約１μｍの厚さに成長させる。
ＶＤ法）によりトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）とア
ンモニア（ＮＨ３）を反応させ、１２００℃の温度でま
ず、ＡＱＮ層を約５μｍ成長させる。さらに、成長温度
を９５０℃に低下させ、トリメチルアルミニウムの代り
にトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を導入し、アンモニア
（ＮＨ３）と反応させ、ｎ型のＧａＮ層を約１００μｍ
の厚さで成長させ、引きつづきアクセプタ不純物として
ジメチル亜鉛（ＤＭＺ）により亜鉛を添加した絶縁性の
ＧａＮ層を約１μｍの厚さに成長させる。
Ｃ面内のサファイアとＧａＮの格子不整合は、１３．９
％と大きく、ＧａＮ層の厚さが厚くなるとは３０μｍ以
上の厚さに成長することは不可能であったが、ＡＱＮと
ＧａＮの格子不整合は２．４％と小さく、サファイアと
ＧａＮ０間にバッフ７層としてＡＱＮ層を設ける事によ
り、１００μｍのＧａＮ層を形成することができる。こ
のように、ＡＱＮのバッフ１層の形成によシ、結晶性が
良質なＧａＮ層を得ることができる。
％と大きく、ＧａＮ層の厚さが厚くなるとは３０μｍ以
上の厚さに成長することは不可能であったが、ＡＱＮと
ＧａＮの格子不整合は２．４％と小さく、サファイアと
ＧａＮ０間にバッフ７層としてＡＱＮ層を設ける事によ
り、１００μｍのＧａＮ層を形成することができる。こ
のように、ＡＱＮのバッフ１層の形成によシ、結晶性が
良質なＧａＮ層を得ることができる。
次に、このように成長したウェハを沸騰した水あるいは
塩酸等の酸性溶液あるいは、水酸化ナトリウム等のアル
カリ性溶液に浸すと、ＧａＮとすファイアは化学的に極
めて安定な物質であるが、ＡＱＮには弱い潮解性の性質
があるために、ＡＱＮだけが選択的に溶解除去される。
塩酸等の酸性溶液あるいは、水酸化ナトリウム等のアル
カリ性溶液に浸すと、ＧａＮとすファイアは化学的に極
めて安定な物質であるが、ＡＱＮには弱い潮解性の性質
があるために、ＡＱＮだけが選択的に溶解除去される。
こうして、ＧａＮ層をサファイア基板からはく離したの
ち、ＧａＮ層の上面と下面に金属膜たとえばアルミニウ
ム（ＡＱ ）膜を蒸着形成し、これにバター木ングを
行い電極を形成する。
ち、ＧａＮ層の上面と下面に金属膜たとえばアルミニウ
ム（ＡＱ ）膜を蒸着形成し、これにバター木ングを
行い電極を形成する。
第２図は金属ステム９上に本発明の方法で形成したＧａ
Ｎ半導体装置を組み込んだものの概略断固であり、銀ペ
ーストにより下面電極１ｏと金属ステム９を電気的に接
続し、上面電極４に関しては金属細線５を用いて通常の
ワイヤボンディング技術で電極接続を行なったものであ
る。
Ｎ半導体装置を組み込んだものの概略断固であり、銀ペ
ーストにより下面電極１ｏと金属ステム９を電気的に接
続し、上面電極４に関しては金属細線５を用いて通常の
ワイヤボンディング技術で電極接続を行なったものであ
る。
発明の効果
本発明によれば、サファイアとＧ ａ Ｎ層の間にバッ
ファ層としてＡＱＮ層を形成することにより、サファイ
アとＧａＮの格子不整合に起因する応力を緩和してＧａ
Ｎの結晶性が大幅に良質になるとともに、このＡＱＮ層
の選択的に除去が行われ、この技術を用いることにより
ＧａＮ結晶を用いる単導体装置で上面と下面に電極形成
が可能になり、製造性が格段に向上する。
ファ層としてＡＱＮ層を形成することにより、サファイ
アとＧａＮの格子不整合に起因する応力を緩和してＧａ
Ｎの結晶性が大幅に良質になるとともに、このＡＱＮ層
の選択的に除去が行われ、この技術を用いることにより
ＧａＮ結晶を用いる単導体装置で上面と下面に電極形成
が可能になり、製造性が格段に向上する。
第１図は従来例のＧａＮ発光素子の概略断面図、第２図
は本発明の実施例で得られたＧａＮ発光素子の概略断面
図である。 １・・・・・・サファイア基板１，２・・・・・・ｎ型
ＧａＮ層、３・・・・・・ｉ（π）型ＧａＮ層、４，１
０・・・・・・電極層、６・・・・・・金属細線（ボン
ディングワイヤ）、６，７・・・・・・インジウム電極
、８・・・・・・針状細線。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図
は本発明の実施例で得られたＧａＮ発光素子の概略断面
図である。 １・・・・・・サファイア基板１，２・・・・・・ｎ型
ＧａＮ層、３・・・・・・ｉ（π）型ＧａＮ層、４，１
０・・・・・・電極層、６・・・・・・金属細線（ボン
ディングワイヤ）、６，７・・・・・・インジウム電極
、８・・・・・・針状細線。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図
Claims (4)
- （１）結晶基板上に窒化アルミニウム層を形成したのち
、前記窒化アルミニウム層上に窒化ガリウム層を形成し
、前記窒化アルミニウム層を選択的に除去して、前記窒
化ガリウム層を前記サファイア基板からはく離すること
を特徴とする窒化ガリウム半導体装置の製造方法。 - （２）窒化ガリウム層が絶縁性もしくはｐ型領域とｎ型
領域からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の窒化ガリウム半導体装置の製造方法。 - （３）窒化アルミニウム層の除去が水または酸性または
アルカリ性溶液により溶解させることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の窒化ガリウム半導体装置の製造
方法。 - （４）結晶基板がサファイアでなる特許請求の範囲第１
項に記載の窒化ガリウム半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59127936A JPS617621A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | 窒化ガリウム半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59127936A JPS617621A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | 窒化ガリウム半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS617621A true JPS617621A (ja) | 1986-01-14 |
Family
ID=14972295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59127936A Pending JPS617621A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | 窒化ガリウム半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS617621A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02229475A (ja) * | 1989-03-01 | 1990-09-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体発光素子 |
| US6377596B1 (en) | 1995-09-18 | 2002-04-23 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor materials, methods for fabricating semiconductor materials, and semiconductor devices |
| JP2002367917A (ja) * | 2001-06-12 | 2002-12-20 | Ngk Insulators Ltd | Ｉｉｉ族窒化物膜の製造方法、ｉｉｉ族窒化物膜製造用サファイア単結晶基板、及びエピタキシャル成長用基板 |
| JP2008286232A (ja) * | 2007-05-15 | 2008-11-27 | Nsk Ltd | ラジアルニードル軸受 |
| US8132550B2 (en) | 2006-09-04 | 2012-03-13 | Ntn Corporation | Roller bearing, camshaft support structure, and internal combustion engine |
-
1984
- 1984-06-21 JP JP59127936A patent/JPS617621A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02229475A (ja) * | 1989-03-01 | 1990-09-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体発光素子 |
| US6377596B1 (en) | 1995-09-18 | 2002-04-23 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor materials, methods for fabricating semiconductor materials, and semiconductor devices |
| US6459712B2 (en) | 1995-09-18 | 2002-10-01 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor devices |
| JP2002367917A (ja) * | 2001-06-12 | 2002-12-20 | Ngk Insulators Ltd | Ｉｉｉ族窒化物膜の製造方法、ｉｉｉ族窒化物膜製造用サファイア単結晶基板、及びエピタキシャル成長用基板 |
| US8132550B2 (en) | 2006-09-04 | 2012-03-13 | Ntn Corporation | Roller bearing, camshaft support structure, and internal combustion engine |
| JP2008286232A (ja) * | 2007-05-15 | 2008-11-27 | Nsk Ltd | ラジアルニードル軸受 |
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