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JP2017168783A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2017168783A
JP2017168783A JP2016055200A JP2016055200A JP2017168783A JP 2017168783 A JP2017168783 A JP 2017168783A JP 2016055200 A JP2016055200 A JP 2016055200A JP 2016055200 A JP2016055200 A JP 2016055200A JP 2017168783 A JP2017168783 A JP 2017168783A
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Japan
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substrate
layer
laser structure
semiconductor device
nitride semiconductor
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JP2016055200A
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松岡 隆志
Takashi Matsuoka
隆志 松岡
茂幸 窪谷
Shigeyuki Kuboya
茂幸 窪谷
承生 福田
Tsuguo Fukuda
承生 福田
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Tohoku University NUC
Fukuda Crystal Laboratory
Original Assignee
Tohoku University NUC
Fukuda Crystal Laboratory
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Abstract

【課題】ScAlMgO4の単結晶からなる基板を用いることで、より性能のよい窒化物半導体による素子が製造できるようにする。【解決手段】第1工程S101で、ScAlMgO4の単結晶からなる基板の主表面以外の側面および底面をMgの拡散を抑制する抑制被膜で覆い(抑制被膜被覆工程)、第2工程S102で、基板と素子となる窒化物半導体の層との間にMgの拡散を抑制する抑制層を形成する(抑制層形成工程)。次に、第3工程S103で、基板の主表面上(抑制層上)に窒化物半導体の層を積層して窒化物半導体からなる素子を形成する。【選択図】 図1Kind Code: A1 A nitride semiconductor device having higher performance can be manufactured by using a substrate made of a single crystal of ScAlMgO4. Kind Code: A1 In a first step S101, the side and bottom surfaces of a substrate made of a single crystal of ScAlMgO4 other than the main surface are covered with a suppressive coating that suppresses diffusion of Mg (suppressive coating coating step), and in a second step S102, the substrate and a nitride semiconductor layer that serves as an element, a suppressing layer that suppresses the diffusion of Mg is formed (suppressing layer forming step). Next, in a third step S103, a layer of nitride semiconductor is laminated on the main surface of the substrate (on the suppression layer) to form an element made of the nitride semiconductor. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、ScAlMgO4の単結晶基板を用いて作製した窒化物半導体からなるレーザ素子などの半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device such as a laser element made of a nitride semiconductor manufactured using a single crystal substrate of ScAlMgO 4 and a manufacturing method thereof.

GaNをはじめとした窒化物半導体は、III族元素の混合比を変えることで、0.7〜6.2eVという広範な範囲のエネルギーギャップを有する材料を得ることができる。このバンドギャップ範囲は、いわゆる可視光の領域を完全に含んでおり、こうした特徴を生かし、発光ダイオード(LED)や半導体レーザなどの、青色をはじめとする発光素子の材料として用いられている。また、窒化物半導体のエネルギーギャップ範囲は、太陽光のスペクトル(波長)をほぼ網羅しており、発電効率の高い太陽電池を実現しうる材料として注目されている。さらに、窒化物半導体はその広エネルギーギャップ性を生かして、高周波・高出力トランジスタ用材料としても期待されている。   Nitride semiconductors such as GaN can obtain materials having an energy gap in a wide range of 0.7 to 6.2 eV by changing the mixing ratio of group III elements. This band gap range completely includes a so-called visible light region, and is used as a material for light emitting elements such as light emitting diodes (LEDs) and semiconductor lasers, taking advantage of these characteristics. Moreover, the energy gap range of nitride semiconductors almost covers the spectrum (wavelength) of sunlight, and has attracted attention as a material that can realize a solar cell with high power generation efficiency. Further, nitride semiconductors are expected to be used as high-frequency / high-power transistor materials by taking advantage of their wide energy gap.

しかしながら、一般には、窒化物半導体による素子の発光効率や素子寿命は、GaAsやInP系材料による発光素子に比較して、劣っているという問題がある。これは、GaAsやInPと異なり、窒化物半導体に格子整合し、また、エピタキシャル成長の環境に耐えられる基板が、普及していないことによる。   However, in general, there is a problem that the light emission efficiency and device lifetime of the element made of nitride semiconductor are inferior to the light emitting element made of GaAs or InP-based material. This is because, unlike GaAs and InP, a substrate that is lattice-matched to a nitride semiconductor and can withstand an epitaxial growth environment is not widespread.

現在一般には、窒化物半導体素子は、サファイアをはじめとする基板上に形成されている。しかしながら、サファイア(単結晶Al23)は、GaNに対する格子不整13.8%であり、この基板と窒化物半導体層との間の格子不整によって、窒化物半導体中に108-9/cm3の高密度の結晶欠陥(貫通転位)が入り、素子の発光効率や素子寿命などを低下させている(非特許文献1参照)。また、窒化物半導体に格子整合する材料として、ZnO,LiGaO2などがあるが、これらは、窒化物半導体のエピタキシャル成長における還元雰囲気に対する耐性がない(非特許文献2,3参照)。このため、しばしば窒化物半導体膜の剥離が生じる。 Currently, nitride semiconductor devices are generally formed on substrates such as sapphire. However, sapphire (single crystal Al 2 O 3 ) has a lattice mismatch of 13.8% with respect to GaN, and due to the lattice mismatch between the substrate and the nitride semiconductor layer, 10 8-9 / cm in the nitride semiconductor. 3 high-density crystal defects (threading dislocations) are included, and the light emission efficiency and device life of the device are reduced (see Non-Patent Document 1). In addition, examples of materials lattice-matched to the nitride semiconductor include ZnO and LiGaO 2 , but these have no resistance to a reducing atmosphere in the epitaxial growth of the nitride semiconductor (see Non-Patent Documents 2 and 3). For this reason, peeling of the nitride semiconductor film often occurs.

これに対し、ScAlMgO4の単結晶からなる基板の主表面に窒化物半導体の層を積層することで半導体レーザなどの素子を作製することで、窒化物半導体を用いた特性のよい素子を、低コストで容易に製造する技術が提案されている。 On the other hand, by fabricating a device such as a semiconductor laser by laminating a nitride semiconductor layer on the main surface of a substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4 , a device having good characteristics using a nitride semiconductor can be reduced. Technologies that can be easily manufactured at low cost have been proposed.

T. Matsuoka, H. Tanaka, T. Sasaki, and K. Katsui, "Wide-Gap Semiconductor (In, Ga)N", in Inst. Phys. Conf. Ser., vol.106, pp.141-146, 1990.T. Matsuoka, H. Tanaka, T. Sasaki, and K. Katsui, "Wide-Gap Semiconductor (In, Ga) N", in Inst. Phys. Conf. Ser., Vol.106, pp.141-146, 1990. T. Matsuoka, N. Yoshimoto, T. Sasaki, and K. Katsui, "Wide-Gap Semiconductor InGaN and InGaAlN Grown by MOVPE", J. Electronic Mat., vol.21, no.2, pp.157-163, 1992.T. Matsuoka, N. Yoshimoto, T. Sasaki, and K. Katsui, "Wide-Gap Semiconductor InGaN and InGaAlN Grown by MOVPE", J. Electronic Mat., Vol.21, no.2, pp.157-163, 1992. T. Matsuoka and T. Ishii, "Polarity of GaN Grown on (001) β-LiGaO2", in Proc. Int. Workshop on Nitride Semiconductors, IPAP Conf. Series 1, pp.11-14, 2000.T. Matsuoka and T. Ishii, "Polarity of GaN Grown on (001) β-LiGaO2", in Proc. Int. Workshop on Nitride Semiconductors, IPAP Conf. Series 1, pp.11-14, 2000.

しかしながら、ScAlMgO4の単結晶からなる基板を用いて窒化物半導体による素子を形成した場合、窒化物半導体の層における結晶性の顕著な向上は見られたが、想定していた性能が得られていないという問題があった。 However, when an element made of a nitride semiconductor is formed using a substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4, the crystallinity in the nitride semiconductor layer is remarkably improved, but the expected performance is obtained. There was no problem.

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、ScAlMgO4の単結晶からなる基板を用いることで、より性能のよい窒化物半導体による素子が製造できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. By using a substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4 , an element made of a nitride semiconductor having better performance can be manufactured. With the goal.

本発明に係る半導体装置の製造方法は、ScAlMgO4の単結晶からなる基板の主表面上に窒化物半導体の層を積層して窒化物半導体からなる素子を形成する半導体装置の製造方法において、基板と素子となる窒化物半導体の層との間にMgの拡散を抑制する抑制層を形成する抑制層形成工程、および、基板の主表面以外の側面および底面をMgの拡散を抑制する抑制被膜で覆う抑制被膜被覆工程の少なくとも一方を備える。 A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a method of manufacturing a semiconductor device in which an element made of a nitride semiconductor is formed by stacking a nitride semiconductor layer on a main surface of a substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4. And a suppression layer forming step for forming a suppression layer for suppressing diffusion of Mg between the nitride semiconductor layer to be an element and a side surface and a bottom surface other than the main surface of the substrate with a suppression film for suppressing diffusion of Mg It comprises at least one of a covering suppression coating covering step.

上記半導体装置の製造方法において、(0001)面に垂直な面を主表面としたScAlMgO4の単結晶からなる基板の主表面上に窒化物半導体の層を積層し、基板の(0001)面に垂直な方向を導波方向とするレーザ構造の素子を形成するレーザ構造作製工程と、レーザ構造が作製された基板を(0001)面で劈開してレーザ構造の端面を形成してレーザ構造の共振器を形成する共振器形成工程とを備える。 In the semiconductor device manufacturing method, a nitride semiconductor layer is stacked on a main surface of a substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4 having a main surface perpendicular to the (0001) plane, and is formed on the (0001) surface of the substrate. A laser structure fabrication process for forming a laser structure element having a perpendicular direction as a waveguide direction, and a substrate on which the laser structure is fabricated is cleaved at a (0001) plane to form an end face of the laser structure to resonate the laser structure. Forming a resonator.

上記半導体装置の製造方法において、(0001)面を主表面としたScAlMgO4の単結晶からなる基板の主表面上に窒化物半導体の層を積層し、基板の裂開容易面に垂直な方向を導波方向とする導波路型のレーザ構造の素子を形成するレーザ構造作製工程と、レーザ構造が作製された基板を裂開容易面で裂開してレーザ構造の端面を形成してレーザ構造の共振器を形成する共振器形成工程とを備える。 In the method of manufacturing a semiconductor device, a nitride semiconductor layer is stacked on a main surface of a substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4 having a (0001) plane as a main surface, and a direction perpendicular to the easy cleavage surface of the substrate is set. A laser structure fabrication process for forming an element of a waveguide type laser structure having a waveguide direction, and an end surface of the laser structure is formed by cleaving the substrate on which the laser structure is fabricated at an easy cleavage surface. And a resonator forming step for forming a resonator.

上記半導体装置の製造方法において、裂開容易面は、(1−10−1)面である。   In the semiconductor device manufacturing method, the easy cleavage surface is a (1-10-1) surface.

上記半導体装置の製造方法において、素子を形成した後で、劈開により基板を薄層化する薄層化工程を備える。   The method for manufacturing a semiconductor device includes a thinning step of thinning a substrate by cleavage after forming an element.

また、本発明に係る半導体装置は、ScAlMgO4の単結晶からなる基板の主表面に積層された窒化物半導体の層から構成された素子による半導体装置であって、基板と素子となる窒化物半導体の層との間にMgの拡散を抑制する抑制層、および、基板の主表面以外の側面および底面を覆って形成されたMgの拡散を抑制する抑制被膜の少なくとも一方を備える。 In addition, a semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device including an element composed of a nitride semiconductor layer stacked on the main surface of a substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4 , and is a nitride semiconductor that becomes the substrate and the element And at least one of a suppression layer that suppresses the diffusion of Mg and a suppression film that suppresses the diffusion of Mg formed to cover the side surface and the bottom surface other than the main surface of the substrate.

上記半導体装置おいて、(0001)面に垂直な面を主表面としたScAlMgO4の単結晶からなる基板の主表面上に積層された窒化物半導体の層から構成され、基板の(0001)面に垂直な方向を導波方向とするレーザ構造の素子と、レーザ構造が作製された基板の(0001)面で劈開されたレーザ構造の端面より構成されたレーザ構造の共振器とを備える。 In the semiconductor device described above, the semiconductor device includes a nitride semiconductor layer stacked on the main surface of a substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4 having a main surface perpendicular to the (0001) plane, and the (0001) plane of the substrate And a resonator having a laser structure constituted by an end face of the laser structure cleaved by the (0001) plane of the substrate on which the laser structure is formed.

上記半導体装置おいて、(0001)面を主表面としたScAlMgO4の単結晶からなる基板の主表面上に積層された窒化物半導体の層から構成され、基板の裂開容易面に垂直な方向を導波方向とする導波路型のレーザ構造の素子と、レーザ構造が作製された基板の裂開容易面で裂開されたレーザ構造の端面より構成されたレーザ構造の共振器とを備える。 In the above semiconductor device, the semiconductor device is composed of a nitride semiconductor layer stacked on the main surface of the substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4 with the (0001) plane as the main surface, and the direction is perpendicular to the easy cleavage surface of the substrate And a resonator having a laser structure constituted by an end face of the laser structure that is cleaved by an easy cleavage surface of the substrate on which the laser structure is formed.

上記半導体装置おいて、裂開容易面は、(1−10−1)面である。   In the semiconductor device, the easy cleavage surface is the (1-10-1) plane.

以上説明したことにより、本発明によれば、ScAlMgO4の単結晶からなる基板を用いることで、より性能のよい窒化物半導体による素子が製造できるという優れた効果が得られる。 As described above, according to the present invention, by using a substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4 , it is possible to obtain an excellent effect that an element made of a nitride semiconductor with better performance can be manufactured.

図1は、本発明の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart for explaining a method of manufacturing a semiconductor device in an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施の形態における半導体装置の製造方法で製造されるレーザ素子の構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a laser element manufactured by the semiconductor device manufacturing method according to the embodiment of the present invention. 図3は、実験に用いた素子の構成を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the element used in the experiment. 図4は、実験に用いた素子の構成を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the element used in the experiment. 図5は、本発明の実施の形態における実験の各試料における移動度とキャリア濃度を評価した結果を示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing the results of evaluating the mobility and carrier concentration in each sample of the experiment in the embodiment of the present invention. 図6は、本発明の実施の形態における実験の各試料における室温におけるフォトルミネッセンス測定の結果を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing the result of the photoluminescence measurement at room temperature for each sample of the experiment in the embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図1は、本発明の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart for explaining a method of manufacturing a semiconductor device in an embodiment of the present invention.

まず、第1工程S101で、ScAlMgO4の単結晶からなる基板の主表面以外の側面および底面をMgの拡散を抑制する抑制被膜で覆う(抑制被膜被覆工程)。例えば、高周波誘導加熱型チョクラルスキー炉を用いて育成したScAlMgO4の単結晶体を(0001)面で劈開することで、(0001)面からなる互いに平行な2面を有する板状とした、ScAlMgO4の単結晶からなる基板が得られる。 First, in the first step S101, the side and bottom surfaces other than the main surface of the substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4 are covered with a suppression coating that suppresses the diffusion of Mg (a suppression coating coating step). For example, a single crystal of ScAlMgO 4 grown using a high-frequency induction heating type Czochralski furnace was cleaved at the (0001) plane to form a plate having two parallel planes composed of the (0001) plane. A substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4 is obtained.

次に、基板の側面および底面に、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、またはAlNからなる抑制被膜を形成して覆う。例えば、よく知られたスパッタ装置を用い、基板載置台の上に主表面を下にして基板を載置し、スパッタ法(例えばRFスパッタ法)によりいずれかの材料を堆積することで、抑制被膜を形成すればよい。   Next, a suppression film made of, for example, silicon oxide, silicon nitride, or AlN is formed and covered on the side surface and the bottom surface of the substrate. For example, by using a well-known sputtering apparatus, placing the substrate on the substrate mounting table with the main surface facing down, and depositing any material by sputtering (for example, RF sputtering), the suppression film May be formed.

次に、第2工程S102で、基板と素子となる窒化物半導体の層との間にMgの拡散を抑制する抑制層を形成する(抑制層形成工程)。抑制層は、例えば、AlNの層から構成すればよい。また抑制層は、AlNとGaNとが交互に積層された超格子構造から構成してもよい。ここで、基板の上に窒化物半導体からなるバッファ層などを形成し、このバッファ層の上に抑制層を形成してもよい。   Next, in the second step S102, a suppression layer that suppresses the diffusion of Mg is formed between the substrate and the nitride semiconductor layer serving as the element (a suppression layer forming step). The suppression layer may be composed of an AlN layer, for example. The suppression layer may be formed of a superlattice structure in which AlN and GaN are alternately stacked. Here, a buffer layer made of a nitride semiconductor or the like may be formed on the substrate, and a suppression layer may be formed on the buffer layer.

次に、第3工程S103で、基板の主表面上(抑制層上)に窒化物半導体の層を積層して窒化物半導体からなる素子を形成する。   Next, in a third step S103, a nitride semiconductor layer is stacked on the main surface (suppression layer) of the substrate to form an element made of a nitride semiconductor.

発明者らの鋭意の調査検討により、ScAlMgO4の単結晶からなる基板を用いて窒化物半導体による素子を形成した場合に、想定していた性能が得られない原因が、ScAlMgO4の構成物質であるMgが、偏析や拡散により、界面を経由して素子構造層に混入し、また、結晶成長雰囲気中に拡散して素子構造に取り込まれて混入することにあることを突き止めた。抑制層や抑制被膜の形成により、上述したMgの素子構造層への混入が防止でき、より性能のよい窒化物半導体による素子が製造できるようになる。 As a result of the inventors' diligent investigation and investigation, when a device made of a nitride semiconductor is formed using a substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4 , the cause of the failure to obtain the expected performance is the constituent material of ScAlMgO 4. It has been found that some Mg is mixed into the element structure layer via the interface due to segregation or diffusion, and is diffused into the crystal growth atmosphere and taken into the element structure. By forming the suppression layer and the suppression film, it is possible to prevent the above-described Mg from being mixed into the element structure layer, and it is possible to manufacture a nitride semiconductor device having better performance.

また、上述したように素子を形成した後、劈開により基板を薄層化することができる(薄層化工程)。放熱の観点より、完成した状態では、基板は可能な範囲で薄層化することが望ましい。結晶成長における基板の破損などを防ぐために、基板厚さは400〜500μm程度とされている。サファイア基板の場合には、基板から素子を切り出す工程において、切り出し作業を容易にするために、研削などによって基板の厚さを50μm程度に薄くしている。研削時に素子特性を劣化しないようにするために、研削作業は慎重に行わなければならず、多くの時間を要している。さらに、素子はヒートシンク上にマウントされて使用されるが、この場合、熱を逃がすために基板厚が薄いことが望まれる。しかし、サファイア基板を用いる場合、50μm程度が薄層化の限界である。   Moreover, after forming an element as described above, the substrate can be thinned by cleavage (thinning step). From the viewpoint of heat dissipation, in the completed state, it is desirable to make the substrate as thin as possible. In order to prevent damage to the substrate during crystal growth, the substrate thickness is set to about 400 to 500 μm. In the case of a sapphire substrate, in the step of cutting out elements from the substrate, the thickness of the substrate is reduced to about 50 μm by grinding or the like in order to facilitate the cutting operation. In order not to deteriorate the element characteristics at the time of grinding, the grinding operation must be performed carefully and takes a lot of time. Further, the element is mounted on a heat sink and used. In this case, it is desired that the substrate thickness is thin in order to release heat. However, when a sapphire substrate is used, the limit of thinning is about 50 μm.

これに対し、ScAlMgO4の単結晶からなる基板を用いる場合、劈開により基板を薄くでき、例えば、厚さ10μm程度とすることが非常に容易である。このように薄くした基板の裏面にヒートシンクなどを設けることで、より効率的に放熱が実施できるようになる。このように、ScAlMgO4の単結晶からなる基板を用いることで、サファイア基板に較べて熱特性を大幅に改善できるという発光素子にとっては極めて重大な特性を改善できるという効果も得られる。 On the other hand, when a substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4 is used, the substrate can be thinned by cleavage, and for example, it is very easy to make the thickness about 10 μm. By providing a heat sink or the like on the back surface of the substrate thus thinned, heat can be radiated more efficiently. As described above, by using a substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4 , it is possible to obtain an effect that it is possible to improve extremely important characteristics for a light emitting device that can significantly improve thermal characteristics as compared with a sapphire substrate.

以下、素子について図2を用いてより詳細に説明する。図2は、本発明の実施の形態における半導体装置の構成を示す断面図である。ここでは、導波路型の半導体レーザを例にして説明する。   Hereinafter, the element will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. Here, a waveguide type semiconductor laser will be described as an example.

この半導体レーザ素子は、単結晶のScAlMgO4からなる基板101、基板101の上に形成された導波路型のレーザ構造102を備える。レーザ構造102は、n型のGaNからなる第1電極接続層103と、第1電極接続層103の上に形成されたn型のGaAlNからなる下部導波路層104と、下部導波路層104の上に形成されたn型のGaNからなる下部キャリア閉じ込め層105とを備える。 This semiconductor laser device includes a substrate 101 made of single crystal ScAlMgO 4 and a waveguide type laser structure 102 formed on the substrate 101. The laser structure 102 includes a first electrode connection layer 103 made of n-type GaN, a lower waveguide layer 104 made of n-type GaAlN formed on the first electrode connection layer 103, and a lower waveguide layer 104. And a lower carrier confinement layer 105 made of n-type GaN formed thereon.

また、レーザ構造102は、下部キャリア閉じ込め層105の上に形成された多重量子井戸構造の活性層106と、活性層106の上に形成されたp型のGaAlNからなる上部キャリア閉じ込め層107と、上部キャリア閉じ込め層107の上に形成されたp型のGaNからなる上部導波路層108と、上部導波路層108の上に形成されたp型のGaNからなる第2電極接続層109とを備える。活性層106は、例えば、層厚3.2nmのInGaNの層と、層厚4.5nmのGaNの層とが交互に5組積層されている。なお、上部導波路層108および第2電極接続層109は、一層のp型GaN層として成長されており、この一部がエッチングされて、第2電極接続層109を形成している。この結果、本素子構造は、リッジ導波路型構造となっている。   The laser structure 102 includes an active layer 106 having a multiple quantum well structure formed on the lower carrier confinement layer 105, an upper carrier confinement layer 107 made of p-type GaAlN formed on the active layer 106, An upper waveguide layer 108 made of p-type GaN formed on the upper carrier confinement layer 107 and a second electrode connection layer 109 made of p-type GaN formed on the upper waveguide layer 108 are provided. . In the active layer 106, for example, five sets of InGaN layers having a thickness of 3.2 nm and GaN layers having a thickness of 4.5 nm are alternately stacked. The upper waveguide layer 108 and the second electrode connection layer 109 are grown as a single p-type GaN layer, and a part thereof is etched to form the second electrode connection layer 109. As a result, the element structure is a ridge waveguide structure.

また、第1電極接続層103に接続する第1電極111、および第2電極接続層109に接続する第2電極112を備える。第1電極111は、Au/Pt/Tiから構成されて第1電極接続層103にオーミック接続し、第2電極112は、Au/Pt/Pdから構成されて第2電極接続層109にオーミック接続している。   In addition, a first electrode 111 connected to the first electrode connection layer 103 and a second electrode 112 connected to the second electrode connection layer 109 are provided. The first electrode 111 is made of Au / Pt / Ti and is ohmically connected to the first electrode connection layer 103, and the second electrode 112 is made of Au / Pt / Pd and is ohmically connected to the second electrode connection layer 109. doing.

また、第1電極接続層103の一部,下部導波路層104,下部キャリア閉じ込め層105,活性層106,上部キャリア閉じ込め層107,上部導波路層108は、導波方向に延在する所定の幅のストライプ状に加工されている。図2においては、紙面の奥から手前の方向が、導波方向である。   Further, a part of the first electrode connection layer 103, the lower waveguide layer 104, the lower carrier confinement layer 105, the active layer 106, the upper carrier confinement layer 107, and the upper waveguide layer 108 are formed in a predetermined direction extending in the waveguide direction. It is processed into a stripe of width. In FIG. 2, the direction from the back to the front of the paper is the waveguide direction.

上述した構成に加え、基板101と素子であるレーザ構造102となる窒化物半導体の層との間にMgの拡散を抑制する抑制層121を備える。また、基板101の主表面以外の側面および底面を覆って形成されたMgの拡散を抑制する抑制被膜122を備える。なお、抑制層121は、例えば、GaNなどの窒化物半導体から構成されたバッファ層115の上に形成されている。   In addition to the above-described configuration, a suppression layer 121 that suppresses the diffusion of Mg is provided between the substrate 101 and the nitride semiconductor layer serving as the laser structure 102 that is an element. Further, a suppression coating 122 that suppresses the diffusion of Mg formed to cover the side surface and the bottom surface other than the main surface of the substrate 101 is provided. The suppression layer 121 is formed on the buffer layer 115 made of a nitride semiconductor such as GaN, for example.

例えば、よく知られた有機金属気相成長法により、各窒化物半導体の層をエピタキシャル成長させ、公知のリソグラフィー技術およびエッチング技術によりパターニングすることで、レーザ構造102が形成できる。   For example, the laser structure 102 can be formed by epitaxially growing each nitride semiconductor layer by a well-known metal organic chemical vapor deposition method and patterning by a known lithography technique and etching technique.

なお、レーザ構造102には、導波方向に所定の間隔を開けて2つの端面(不図示)が形成され、これらにより共振器構造が構成されている。2つの端面端面は、劈開または裂開により形成すればよい。例えば、レーザ構造102を形成した後、基板101を研磨などにより板厚60〜80μm程度にまで薄層化した後、所望の箇所で劈開もしくは裂開することで、鏡面とした2つの端面が、コストをかけることなく容易に形成できる。   The laser structure 102 is formed with two end faces (not shown) at a predetermined interval in the waveguide direction, and these constitute a resonator structure. The two end surfaces may be formed by cleavage or cleavage. For example, after forming the laser structure 102, the substrate 101 is thinned to a thickness of about 60 to 80 μm by polishing or the like, and then cleaved or cleaved at a desired location, so that the two end surfaces that are mirror surfaces are It can be easily formed without cost.

例えば、基板101を、ScAlMgO4の単結晶から構成し、(0001)面に垂直な面を主表面とすれば、基板101の表面方向において、レーザ構造102の導波方向は(0001)面に垂直な方向とすればよい。この構成とすることで、レーザ構造102が作製された基板101を(0001)面で劈開することで、レーザ構造102の端面を形成して、これらによりレーザ構造102の共振器を構成することができる。 For example, if the substrate 101 is made of a single crystal of ScAlMgO 4 and the surface perpendicular to the (0001) plane is the main surface, the waveguide direction of the laser structure 102 is the (0001) plane in the surface direction of the substrate 101. A vertical direction may be used. With this configuration, the substrate 101 on which the laser structure 102 is manufactured is cleaved at the (0001) plane, whereby the end surface of the laser structure 102 is formed, and thereby the resonator of the laser structure 102 can be configured. it can.

例えば、単結晶ScAlMgO4の(−12−1 0)面を、基板101の主表面とすれば、(0001)面により劈開が可能となる。また、この面の上に窒化物半導体をエピタキシャル成長すると、窒化物半導体はa軸方向に成長し、形成される窒化物半導体層の表面はa面[(−12−10)面]となる。また、この面においては、GaNとの格子不整合を面内c軸方向3.2%、面内m軸方向−1.8%と非常に小さくすることができる。 For example, if the (−12-10) plane of single crystal ScAlMgO 4 is the main surface of the substrate 101, the (0001) plane can be cleaved. Further, when a nitride semiconductor is epitaxially grown on this surface, the nitride semiconductor grows in the a-axis direction, and the surface of the formed nitride semiconductor layer becomes an a-plane [(-12-10) plane]. Further, in this plane, the lattice mismatch with GaN can be made extremely small as 3.2% in the in-plane c-axis direction and -1.8% in the in-plane m-axis direction.

また、単結晶ScAlMgO4の(01−10)面を、基板101の主表面としても、(0001)面により劈開が可能となる。また、この面の上に窒化物半導体をエピタキシャル成長すると、窒化物半導体はm軸方向に成長し、形成される窒化物半導体層の表面はm面[(01−10)面]となる。また、この面においては、GaNとの格子不整合を、面内c軸方向3.2%、面内a軸方向−1.8%と非常に小さくすることができる。 Further, even if the (01-10) plane of the single crystal ScAlMgO 4 is used as the main surface of the substrate 101, the (0001) plane can be cleaved. Further, when a nitride semiconductor is epitaxially grown on this surface, the nitride semiconductor grows in the m-axis direction, and the surface of the formed nitride semiconductor layer becomes an m-plane [(01-10) plane]. Further, in this plane, the lattice mismatch with GaN can be made extremely small, ie, 3.2% in the in-plane c-axis direction and -1.8% in the in-plane a-axis direction.

また、基板101を、ScAlMgO4の単結晶から構成し、(0001)面を主表面とすれば、基板101の表面方向において、レーザ構造102の導波方向は、基板101の裂開面に垂直な方向とすればよい。この構成とすることで、レーザ構造102が作製された基板101を、裂開容易面で裂開することでレーザ構造102の端面が形成できる。このようにして形成した端面により、レーザ構造102の共振器を構成することができる。 Further, if the substrate 101 is composed of a single crystal of ScAlMgO 4 and the (0001) plane is the main surface, the waveguide direction of the laser structure 102 is perpendicular to the cleavage plane of the substrate 101 in the surface direction of the substrate 101. The direction should be correct. With this configuration, the end surface of the laser structure 102 can be formed by cleaving the substrate 101 on which the laser structure 102 is manufactured with an easy-cleavage surface. A resonator of the laser structure 102 can be constituted by the end face formed in this manner.

例えば、単結晶ScAlMgO4の(1−10−1)面が、裂開容易面となる。この面は、ダングリングボンドの面密度が小さく、向かい合う面に同数のカチオンとアニオンが現れるため、裂開しやすい面(裂開容易面)と考えることができる。なお、単結晶ScAlMgO4の(0001)面を、基板101の主表面とした場合、形成される窒化物半導体の表面は、c面となる。 For example, the (1-10-1) plane of single crystal ScAlMgO 4 is an easy cleavage plane. This surface can be considered to be a surface that is easy to cleave (easy cleaving surface) because the surface density of dangling bonds is small and the same number of cations and anions appear on the opposing surfaces. When the (0001) plane of single crystal ScAlMgO 4 is used as the main surface of the substrate 101, the surface of the formed nitride semiconductor is a c plane.

次に、実際に作製した素子を用いた実験結果について説明する。実験では、サファイア基板を用いて作製した素子(試料1)、ScAlMgO4の単結晶からなる基板を用いて作製した素子(試料2)、ScAlMgO4の単結晶からなる基板を用いて作製した抑制層を備える素子(試料3)、ScAlMgO4の単結晶からなる基板を用いて作製した抑制層および抑制被膜を備える素子(試料4)を作製した。試料1は、参照用でありサファイアの0.2℃オフ基板を用いた。 Next, an experimental result using an actually manufactured element will be described. In the experiment, an element produced using a sapphire substrate (sample 1), an element produced using a substrate made of ScAlMgO 4 single crystal (sample 2), and a suppression layer produced using a substrate made of ScAlMgO 4 single crystal. An element (sample 3) including a suppression layer and a suppression film manufactured using a substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4 was prepared. Sample 1 was a sapphire 0.2 ° C. off substrate for reference.

試料3は、図3に示すように、ScAlMgO4の単結晶からなる基板201の上に形成したGaN層202、GaN層202の上に形成したアンドープのGaN層203、GaN層203の上に形成したAlNからなる抑制層211、抑制層211の上に形成したアンドープのGaN層204、アンドープのGaN層204の上に形成したn型のGaN層205を備える。基板201の主表面はc面とする。 As shown in FIG. 3, the sample 3 is formed on a GaN layer 202 formed on a substrate 201 made of a single crystal of ScAlMgO 4 , an undoped GaN layer 203 formed on the GaN layer 202, and a GaN layer 203. A suppression layer 211 made of AlN, an undoped GaN layer 204 formed on the suppression layer 211, and an n-type GaN layer 205 formed on the undoped GaN layer 204. The main surface of the substrate 201 is a c-plane.

例えば、基板201を有機洗浄した後で、基板201の表面を水素クリーニングする。例えば、水素雰囲気で、1175℃で8分間、基板201を加熱すればよい。次に、水素クリーニングした基板201の上に、よく知られた有機金属気相成長法により、GaN層202を形成する。例えば、アンモニアおよびトリメチルガリウムを原料とし、例えば550℃程度の低温条件として結晶とはなっていないGaN層202を形成すればよい。GaN層202の層厚は20nm程度とすればよい。   For example, after the substrate 201 is organically cleaned, the surface of the substrate 201 is cleaned with hydrogen. For example, the substrate 201 may be heated at 1175 ° C. for 8 minutes in a hydrogen atmosphere. Next, a GaN layer 202 is formed on the hydrogen-cleaned substrate 201 by a well-known metal organic chemical vapor deposition method. For example, ammonia and trimethyl gallium may be used as raw materials, and the GaN layer 202 that is not crystallized may be formed under a low temperature condition of about 550 ° C., for example. The layer thickness of the GaN layer 202 may be about 20 nm.

引き続き、GaN層202の上に、よく知られた有機金属気相成長法により基板温度条件を1070℃としてGaNを成長させ、アンドープのGaN層203を形成する。GaN層203は、厚さ1.8μm程度に形成する。   Subsequently, GaN is grown on the GaN layer 202 at a substrate temperature condition of 1070 ° C. by a well-known metal organic chemical vapor deposition method to form an undoped GaN layer 203. The GaN layer 203 is formed to a thickness of about 1.8 μm.

次に、GaN層203の上に、よく知られた有機金属気相成長法により基板温度条件を1070℃とし、アンモニアおよびトリメチルアルミニウムを原料としてAlNを成長させ、厚さ15nm程度の抑制層211を形成する。引き続き、基板温度条件を1070℃としてアンドープのGaNを成長させ、厚さ0.6μm程度にGaN層204を形成する。次いで、基板温度条件を1070℃とし、Siをドープしてn型のGaNを成長させ、厚さ1.8μm程度にGaN層205を形成する。   Next, on the GaN layer 203, the substrate temperature condition is set to 1070 ° C. by a well-known metal organic chemical vapor deposition method, AlN is grown using ammonia and trimethylaluminum as raw materials, and the suppression layer 211 having a thickness of about 15 nm is formed. Form. Subsequently, undoped GaN is grown at a substrate temperature of 1070 ° C., and a GaN layer 204 is formed to a thickness of about 0.6 μm. Next, the substrate temperature condition is set to 1070 ° C., Si is doped to grow n-type GaN, and the GaN layer 205 is formed to a thickness of about 1.8 μm.

一方、試料4は、図4に示すように、ScAlMgO4の単結晶からなる基板201の上に形成したGaN層202、GaN層202の上に形成したアンドープのGaN層203、GaN層203の上に形成したAlNからなる抑制層211、抑制層211の上に形成したアンドープのGaN層204、アンドープのGaN層204の上に形成したn型のGaN層205を備える。これらの構成は、試料3と同様である。試料4は、基板201の主表面以外の側面および底面を覆う抑制被膜212が形成されている。 On the other hand, as shown in FIG. 4, the sample 4 has a GaN layer 202 formed on a substrate 201 made of a single crystal of ScAlMgO 4 , an undoped GaN layer 203 formed on the GaN layer 202, and a GaN layer 203. A suppression layer 211 made of AlN, an undoped GaN layer 204 formed on the suppression layer 211, and an n-type GaN layer 205 formed on the undoped GaN layer 204. These configurations are the same as those of the sample 3. In the sample 4, a suppression film 212 covering the side surface and the bottom surface other than the main surface of the substrate 201 is formed.

例えば、GaN層202を形成する前に、RFスパッタ法により酸化シリコンを堆積することで、抑制被膜212を形成し、この後、前述した試料3と同様にして各層を形成する。   For example, before forming the GaN layer 202, silicon oxide is deposited by RF sputtering to form the suppression film 212, and then each layer is formed in the same manner as the sample 3 described above.

また、試料3の抑制層121形成以外は同様にすることで、試料2を作製した。   Sample 2 was fabricated in the same manner except for formation of the suppression layer 121 of sample 3.

次に、各試料の評価について説明する。はじめに、各試料における移動度とキャリア濃度を評価した。この評価では、室温においてホール効果測定を行った。また、Inからなる電極を用いて測定を実施した。   Next, evaluation of each sample will be described. First, the mobility and carrier concentration in each sample were evaluated. In this evaluation, Hall effect measurement was performed at room temperature. In addition, measurement was performed using an electrode made of In.

図5に示すように、サファイア基板を用いた参照用の試料1に比べ、基板材料にScAlMgO4の単結晶を用いた試料2では、ホール移動度、キャリア濃度が減少している。試料2は、抑制層および抑制被膜が形成されていない。このため、試料2には、製造過程でn型のGaN層にMgが混入し、これがアクセプターとして働き、Siドープによるn型キャリアの電子を補償しているためキャリア濃度が低くなったものと考えられる。 As shown in FIG. 5, the hole mobility and the carrier concentration are decreased in the sample 2 using a single crystal of ScAlMgO 4 as the substrate material as compared with the reference sample 1 using a sapphire substrate. In Sample 2, the suppression layer and the suppression film are not formed. Therefore, in Sample 2, Mg is mixed in the n-type GaN layer during the manufacturing process, which acts as an acceptor and compensates for electrons of n-type carriers due to Si doping, so that the carrier concentration is considered to be low. It is done.

上述した試料2に比較し、まず、抑制層を形成した試料3では、試料2よりホール移動度、キャリア濃度が改善している。また、抑制層および抑制被膜を形成した試料4では、試料1とほぼ同定度のホール移動度、キャリア濃度へ回復した。これらの結果より、抑制層や抑制被膜を用いることで、混入が抑制できたものと考えられる。   Compared to the sample 2 described above, first, in the sample 3 in which the suppression layer is formed, the hole mobility and the carrier concentration are improved as compared with the sample 2. Further, in Sample 4 in which the suppression layer and the suppression film were formed, the hole mobility and carrier concentration were almost identical to those of Sample 1 and recovered. From these results, it is considered that mixing was suppressed by using a suppression layer or a suppression film.

次に、各試料の室温におけるフォトルミネッセンス測定を実施した。各試料の励起には、発振波長325nmのHe−Cdレーザを用いた。   Next, photoluminescence measurement at room temperature of each sample was performed. A He—Cd laser having an oscillation wavelength of 325 nm was used for excitation of each sample.

図6に示すように、試料1では、Siをドープしたn型のGaN層からバンド端付近の発光は確認され、これ以外の発光は観察されない。これは、不純物混入によるアクセプター準位に起因する発光が観察されていないことを示している。これに対し、試料2では、n型のGaN層から、バンド端付近の発光に比べてアクセプター準位に起因する発光が強く観察された。   As shown in FIG. 6, in sample 1, light emission near the band edge is confirmed from the n-type GaN layer doped with Si, and no other light emission is observed. This indicates that no light emission due to the acceptor level due to impurity contamination is observed. On the other hand, in Sample 2, light emission due to the acceptor level was strongly observed from the n-type GaN layer compared to light emission near the band edge.

上述した試料2に対し、抑制層を形成した試料3では、n型のGaN層からのアクセプター準位に起因する発光がやや低減した。また、抑制層および抑制被膜を形成した試料4では、n型のGaN層からのアクセプター準位に起因する発光は顕著に低減した。これらの結果より、抑制層や抑制被膜を用いることで、不純物混入が抑制できたことがわかる。   Compared to the sample 2 described above, in the sample 3 in which the suppression layer was formed, light emission due to the acceptor level from the n-type GaN layer was slightly reduced. Further, in Sample 4 in which the suppression layer and the suppression film were formed, light emission due to the acceptor level from the n-type GaN layer was significantly reduced. From these results, it can be seen that by using the suppression layer and the suppression film, mixing of impurities could be suppressed.

以上に説明したように、本発明によれば、基板と素子となる窒化物半導体の層との間にMgの拡散を抑制する抑制層を形成し、また、基板の主表面以外の側面および底面をMgの拡散を抑制する抑制被膜で覆うようにしたので、ScAlMgO4の単結晶からなる基板を用いることで、より性能のよい窒化物半導体による素子が製造できるようになる。 As described above, according to the present invention, the suppression layer for suppressing the diffusion of Mg is formed between the substrate and the nitride semiconductor layer to be an element, and the side surface and the bottom surface other than the main surface of the substrate are formed. Since a substrate made of ScAlMgO 4 single crystal is used, an element made of a nitride semiconductor with better performance can be manufactured.

ScAlMgO4の単結晶からなる基板を用いることで、GaNとの格子不整合率が従来から用いられている基板であるサファイアより一桁小さいことから単位面積当たりの貫通転位密度が2桁減少する。また、ScAlMgO4基板の劈開性を利用することによって、素子作製後、基板の薄層化が容易であり、また、非常に薄くできることが可能である。このように基板を薄くした状態でヒートシンク上に素子を搭載することによって、サファイア基板に較べて熱特性を大幅に改善できるという発光素子にとっては極めて重大な特性を改善できるという効果も得られる。 By using a substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4 , the lattice mismatch rate with GaN is one order of magnitude smaller than that of sapphire, which is a conventionally used substrate, so that the threading dislocation density per unit area is reduced by two orders of magnitude. Further, by utilizing the cleavage property of the ScAlMgO 4 substrate, the substrate can be easily thinned after the device is fabricated, and can be made very thin. By mounting the element on the heat sink with the substrate being thinned in this way, it is possible to obtain an effect that it is possible to improve extremely important characteristics for the light-emitting element that the thermal characteristics can be greatly improved compared to the sapphire substrate.

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、上述では、半導体レーザを例に説明したが、共振器構造を形成しない構成とすることで、LEDとすることができる。また、窒化物半導体を用いたトランジスタを素子として形成することも可能である。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and many modifications and combinations can be implemented by those having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention. It is obvious. For example, in the above description, the semiconductor laser has been described as an example, but an LED can be formed by adopting a configuration in which a resonator structure is not formed. A transistor using a nitride semiconductor can also be formed as an element.

101…基板、102…レーザ構造、103…第1電極接続層、104…下部導波路層、105…下部キャリア閉じ込め層、106…活性層、107…上部キャリア閉じ込め層、108…上部導波路層、109…第2電極接続層、111…第1電極、112…第2電極、115…バッファ層、121…抑制層、122…抑制被膜。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Substrate, 102 ... Laser structure, 103 ... First electrode connection layer, 104 ... Lower waveguide layer, 105 ... Lower carrier confinement layer, 106 ... Active layer, 107 ... Upper carrier confinement layer, 108 ... Upper waveguide layer, 109 ... second electrode connection layer, 111 ... first electrode, 112 ... second electrode, 115 ... buffer layer, 121 ... suppression layer, 122 ... suppression coating.

Claims (9)

ScAlMgO4の単結晶からなる基板の主表面上に窒化物半導体の層を積層して窒化物半導体からなる素子を形成する半導体装置の製造方法において、
前記基板と前記素子となる窒化物半導体の層との間にMgの拡散を抑制する抑制層を形成する抑制層形成工程、
および、
前記基板の主表面以外の側面および底面をMgの拡散を抑制する抑制被膜で覆う抑制被膜被覆工程
の少なくとも一方を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In a method for manufacturing a semiconductor device in which a nitride semiconductor layer is stacked on a main surface of a substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4 to form an element made of a nitride semiconductor,
A suppression layer forming step of forming a suppression layer for suppressing diffusion of Mg between the substrate and the nitride semiconductor layer to be the element;
and,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: at least one of a suppression film covering step of covering a side surface and a bottom surface other than the main surface of the substrate with a suppression film that suppresses diffusion of Mg.
請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
(0001)面に垂直な面を主表面としたScAlMgO4の単結晶からなる前記基板の主表面上に窒化物半導体の層を積層し、前記基板の(0001)面に垂直な方向を導波方向とするレーザ構造の前記素子を形成するレーザ構造作製工程と、
前記レーザ構造が作製された前記基板を(0001)面で劈開して前記レーザ構造の端面を形成して前記レーザ構造の共振器を形成する共振器形成工程と
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
A nitride semiconductor layer is laminated on the main surface of the substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4 having a main surface perpendicular to the (0001) plane, and guided in a direction perpendicular to the (0001) plane of the substrate. A laser structure manufacturing step of forming the element having a laser structure oriented;
And a resonator forming step of cleaving the substrate on which the laser structure is formed at a (0001) plane to form an end surface of the laser structure to form a resonator of the laser structure. Manufacturing method.
請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
(0001)面を主表面としたScAlMgO4の単結晶からなる前記基板の主表面上に窒化物半導体の層を積層し、前記基板の裂開容易面に垂直な方向を導波方向とする導波路型のレーザ構造の前記素子を形成するレーザ構造作製工程と、
前記レーザ構造が作製された前記基板を裂開容易面で裂開して前記レーザ構造の端面を形成して前記レーザ構造の共振器を形成する共振器形成工程と
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
A nitride semiconductor layer is laminated on the main surface of the substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4 with the (0001) plane as the main surface, and the direction perpendicular to the easy-cleavage surface of the substrate is the waveguide direction. A laser structure manufacturing step for forming the element of the waveguide type laser structure;
And a resonator forming step of forming an end surface of the laser structure to form a resonator of the laser structure by cleaving the substrate on which the laser structure is formed with an easy-cleavage surface. Device manufacturing method.
請求項3記載の半導体装置の製造方法において、
前記裂開容易面は、(1−10−1)面であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 3,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the easy cleavage surface is a (1-10-1) plane.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法おいて、
前記素子を形成した後で、劈開により前記基板を薄層化する薄層化工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a thinning step of thinning the substrate by cleavage after forming the element.
ScAlMgO4の単結晶からなる基板の主表面に積層された窒化物半導体の層から構成された素子による半導体装置であって、
前記基板と前記素子となる窒化物半導体の層との間にMgの拡散を抑制する抑制層、
および、
前記基板の主表面以外の側面および底面を覆って形成されたMgの拡散を抑制する抑制被膜
の少なくとも一方を備えることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device comprising an element composed of a nitride semiconductor layer laminated on the main surface of a substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4 ,
A suppression layer for suppressing the diffusion of Mg between the substrate and the nitride semiconductor layer to be the element,
and,
A semiconductor device comprising: at least one of suppression films that suppress diffusion of Mg formed to cover side surfaces and bottom surfaces other than the main surface of the substrate.
請求項6記載の半導体装置おいて、
(0001)面に垂直な面を主表面としたScAlMgO4の単結晶からなる前記基板の主表面上に積層された窒化物半導体の層から構成され、前記基板の(0001)面に垂直な方向を導波方向とするレーザ構造の前記素子と、
前記レーザ構造が作製された前記基板の(0001)面で劈開された前記レーザ構造の端面より構成された前記レーザ構造の共振器と
を備えることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 6,
A direction composed of a nitride semiconductor layer stacked on the main surface of the substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4 having a surface perpendicular to the (0001) plane as a main surface, and perpendicular to the (0001) plane of the substrate The element having a laser structure with a waveguide direction of
A semiconductor device comprising: a resonator of the laser structure configured by an end face of the laser structure cleaved by a (0001) plane of the substrate on which the laser structure is manufactured.
請求項6記載の半導体装置おいて、
(0001)面を主表面としたScAlMgO4の単結晶からなる前記基板の主表面上に積層された窒化物半導体の層から構成され、前記基板の裂開容易面に垂直な方向を導波方向とする導波路型のレーザ構造の前記素子と、
前記レーザ構造が作製された前記基板の裂開容易面で裂開された前記レーザ構造の端面より構成された前記レーザ構造の共振器と
を備えることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 6,
It is composed of a nitride semiconductor layer stacked on the main surface of the substrate made of a single crystal of ScAlMgO 4 with the (0001) plane as the main surface, and the direction perpendicular to the easy-cleavage surface of the substrate is the waveguide direction The element of the waveguide type laser structure,
A semiconductor device comprising: a resonator of the laser structure configured by an end surface of the laser structure that is cleaved by an easy cleavage surface of the substrate on which the laser structure is manufactured.
請求項8記載の半導体装置おいて、
前記裂開容易面は、(1−10−1)面であることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 8,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the easy cleavage surface is a (1-10-1) surface.
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