半導体装置の製造方法
【課題】窒化物半導体層の表面平坦性を向上させることができる半導体装置の製造方法を得る。
【解決手段】まず、低転位領域１０と、低転位領域１０よりも転位密度が高い高転位領域１２とを有するＧａＮ基板１４を準備する。次に、高転位領域１２を覆わずに高転位領域１２を囲むように低転位領域１０上に絶縁膜１６を形成する。次に、ＧａＮ基板１４上に窒化物半導体層１８を形成する。これにより、高転位領域１２上で発生した異常成長が低転位領域１０に伝播するのを防ぎつつ、原料拡散により絶縁膜１６の近傍で窒化物半導体層１８の厚みが増大するのを防ぐことができる。この結果、窒化物半導体層１８の表面平坦性を向上させることができ、半導体装置の歩留まりを向上できる。
【解決手段】まず、低転位領域１０と、低転位領域１０よりも転位密度が高い高転位領域１２とを有するＧａＮ基板１４を準備する。次に、高転位領域１２を覆わずに高転位領域１２を囲むように低転位領域１０上に絶縁膜１６を形成する。次に、ＧａＮ基板１４上に窒化物半導体層１８を形成する。これにより、高転位領域１２上で発生した異常成長が低転位領域１０に伝播するのを防ぎつつ、原料拡散により絶縁膜１６の近傍で窒化物半導体層１８の厚みが増大するのを防ぐことができる。この結果、窒化物半導体層１８の表面平坦性を向上させることができ、半導体装置の歩留まりを向上できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低転位領域と高転位領域を有する基板上に窒化物半導体層を形成する半導体装置の製造方法に関し、特に窒化物半導体層の表面平坦性を向上させることができる半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
低転位領域と高転位領域を有する基板上に窒化物半導体層を形成する場合、高転位領域上で発生した異常成長が低転位領域に伝播して窒化物半導体層の平坦性が悪化することがある。そこで、高転位領域を覆うように絶縁膜を形成して、高転位領域上での異常成長を防ぐ方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２２１４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来は、高転位領域を覆うように絶縁膜を形成していたため、どうしても絶縁膜の幅が大きくなる。このため、窒化物半導体層を成長中に絶縁膜上から原料が拡散して、絶縁膜の近傍において窒化物半導体層の厚みが増大する。その結果、窒化物半導体層の表面平坦性が悪化して、素子の歩留まりが低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、窒化物半導体層の表面平坦性を向上させることができる半導体装置の製造方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、低転位領域と、前記低転位領域よりも転位密度が高い高転位領域とを有する基板を準備する工程と、前記高転位領域を覆わずに前記前記高転位領域を囲むように前記低転位領域上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜を形成した後に前記基板上に窒化物系半導体層を形成する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である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、窒化物半導体層の表面平坦性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図４】比較例に係る製造方法により製造した半導体装置を示す上面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る製造方法により製造した半導体装置を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。図１−３は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【００１０】
まず、図１に示すように、低転位領域１０と、低転位領域１０よりも転位密度が高い高転位領域１２とを有するＧａＮ基板１４を準備する。低転位領域１０はＧａ極性を有し、高転位領域１２はＮ極性を有する。
【００１１】
次に、図２に示すように、高転位領域１２を覆わずに高転位領域１２を囲むように低転位領域１０上に、ＳｉＯ２又はＳｉＮからなる絶縁膜１６を形成する。絶縁膜１６の幅ｗは１０μｍであり、厚みは１０００Åである。絶縁膜１６の成膜方法は、蒸着法、スパッタ法、又はＣＶＤ等を用いる。ここでは、高転位領域１２の外端から１０μｍ離して絶縁膜１６を形成する。
【００１２】
次に、図３に示すように、ＧａＮ基板１４上にＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる窒化物半導体層１８を形成する。この際に、低転位領域１０と極性が反転している高転位領域１２上や、絶縁膜１６上には、窒化物半導体層１８はほとんど成長しない。なお、高転位領域１２と絶縁膜１６の間のＧａＮ基板１４上には窒化物半導体層１８が形成される。
【００１３】
なお、低転位領域１０上に形成された窒化物半導体層１８に、発光素子（図示せず）が周期的に形成される。窒化物半導体層１８は、具体的にはＧａＮ基板１４から順次積層された厚さ１μｍのｎ型ＧａＮ層、厚さ１μｍのｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎ、厚さ１００ｎｍのｎ型ＧａＮ層、活性層、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層、厚さ１０ｎｍのｐ型ＧａＮ層、厚さ４００ｎｍのｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎ、及び、厚さ１００ｎｍのｐ型ＧａＮ層である。活性層は、厚さ３．５ｎｍのＩｎ０．１Ｇａ０．９Ｎ層と厚さ７ｎｍのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎを３周期積層した多重量子井戸である。
【００１４】
本実施の形態の効果について比較例と比較しながら説明する。図４は、比較例に係る製造方法により製造した半導体装置を示す上面図である。なお、図中において窒化物半導体層１８を透視している。比較例では絶縁膜１６を形成しないため、高転位領域１２上で発生した異常成長２０が低転位領域１０に伝播する。
【００１５】
図５は、本発明の実施の形態に係る製造方法により製造した半導体装置を示す上面図である。本実施の形態では高転位領域１２を囲むように低転位領域１０上に絶縁膜１６を形成するため、高転位領域１２上で発生した異常成長２０が低転位領域１０に伝播するのを防ぐことができる。
【００１６】
また、絶縁膜１６で高転位領域１２を覆わないため、絶縁膜１６の幅ｗを狭くすることができる。従って、原料拡散により絶縁膜１６の近傍で窒化物半導体層１８の厚みが増大するのを防ぐことができる。この結果、窒化物半導体層１８の表面平坦性を向上させることができ、半導体装置の歩留まりを向上できる。具体的には、表面平坦性を向上させるために絶縁膜１６の幅ｗを３０μｍ以下にする。ただし、異常成長の伝播を防ぐために絶縁膜１６の幅ｗを１μｍ以上にする必要がある。
【００１７】
また、絶縁膜１６の厚みを５００Å〜５０００Åとするのが好ましい。絶縁膜１６が５００Åより薄いと窒化物半導体層１８が絶縁膜１６上に横方向成長して絶縁膜１６を覆ってしまい、５０００Åより厚いと絶縁膜１６形成による応力が非常に大きくなり基板が反ってしまうためである。絶縁膜１６の厚みを１０００〜２０００Åにするのが更に好ましい。
【００１８】
また、絶縁膜１６はＳｉＯ２又はＳｉＮからなることが好ましい。これにより、絶縁膜１６上に窒化物半導体層１８がほとんど成長しない。また、ＳｉＯ２やＳｉＮは１０００℃程度の高温でも安定である。
【００１９】
なお、本実施の形態では高転位領域１２及び絶縁膜１６はストライプ状であるが、絶縁膜１６が高転位領域１２を囲むような形状であればストライプ以外の形状でも良い。
【符号の説明】
【００２０】
１０ 低転位領域
１２ 高転位領域
１４ ＧａＮ基板（基板）
１６ 絶縁膜
１８ 窒化物半導体層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低転位領域と高転位領域を有する基板上に窒化物半導体層を形成する半導体装置の製造方法に関し、特に窒化物半導体層の表面平坦性を向上させることができる半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
低転位領域と高転位領域を有する基板上に窒化物半導体層を形成する場合、高転位領域上で発生した異常成長が低転位領域に伝播して窒化物半導体層の平坦性が悪化することがある。そこで、高転位領域を覆うように絶縁膜を形成して、高転位領域上での異常成長を防ぐ方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２２１４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来は、高転位領域を覆うように絶縁膜を形成していたため、どうしても絶縁膜の幅が大きくなる。このため、窒化物半導体層を成長中に絶縁膜上から原料が拡散して、絶縁膜の近傍において窒化物半導体層の厚みが増大する。その結果、窒化物半導体層の表面平坦性が悪化して、素子の歩留まりが低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、窒化物半導体層の表面平坦性を向上させることができる半導体装置の製造方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、低転位領域と、前記低転位領域よりも転位密度が高い高転位領域とを有する基板を準備する工程と、前記高転位領域を覆わずに前記前記高転位領域を囲むように前記低転位領域上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜を形成した後に前記基板上に窒化物系半導体層を形成する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である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、窒化物半導体層の表面平坦性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図４】比較例に係る製造方法により製造した半導体装置を示す上面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る製造方法により製造した半導体装置を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。図１−３は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【００１０】
まず、図１に示すように、低転位領域１０と、低転位領域１０よりも転位密度が高い高転位領域１２とを有するＧａＮ基板１４を準備する。低転位領域１０はＧａ極性を有し、高転位領域１２はＮ極性を有する。
【００１１】
次に、図２に示すように、高転位領域１２を覆わずに高転位領域１２を囲むように低転位領域１０上に、ＳｉＯ２又はＳｉＮからなる絶縁膜１６を形成する。絶縁膜１６の幅ｗは１０μｍであり、厚みは１０００Åである。絶縁膜１６の成膜方法は、蒸着法、スパッタ法、又はＣＶＤ等を用いる。ここでは、高転位領域１２の外端から１０μｍ離して絶縁膜１６を形成する。
【００１２】
次に、図３に示すように、ＧａＮ基板１４上にＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる窒化物半導体層１８を形成する。この際に、低転位領域１０と極性が反転している高転位領域１２上や、絶縁膜１６上には、窒化物半導体層１８はほとんど成長しない。なお、高転位領域１２と絶縁膜１６の間のＧａＮ基板１４上には窒化物半導体層１８が形成される。
【００１３】
なお、低転位領域１０上に形成された窒化物半導体層１８に、発光素子（図示せず）が周期的に形成される。窒化物半導体層１８は、具体的にはＧａＮ基板１４から順次積層された厚さ１μｍのｎ型ＧａＮ層、厚さ１μｍのｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎ、厚さ１００ｎｍのｎ型ＧａＮ層、活性層、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層、厚さ１０ｎｍのｐ型ＧａＮ層、厚さ４００ｎｍのｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎ、及び、厚さ１００ｎｍのｐ型ＧａＮ層である。活性層は、厚さ３．５ｎｍのＩｎ０．１Ｇａ０．９Ｎ層と厚さ７ｎｍのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎを３周期積層した多重量子井戸である。
【００１４】
本実施の形態の効果について比較例と比較しながら説明する。図４は、比較例に係る製造方法により製造した半導体装置を示す上面図である。なお、図中において窒化物半導体層１８を透視している。比較例では絶縁膜１６を形成しないため、高転位領域１２上で発生した異常成長２０が低転位領域１０に伝播する。
【００１５】
図５は、本発明の実施の形態に係る製造方法により製造した半導体装置を示す上面図である。本実施の形態では高転位領域１２を囲むように低転位領域１０上に絶縁膜１６を形成するため、高転位領域１２上で発生した異常成長２０が低転位領域１０に伝播するのを防ぐことができる。
【００１６】
また、絶縁膜１６で高転位領域１２を覆わないため、絶縁膜１６の幅ｗを狭くすることができる。従って、原料拡散により絶縁膜１６の近傍で窒化物半導体層１８の厚みが増大するのを防ぐことができる。この結果、窒化物半導体層１８の表面平坦性を向上させることができ、半導体装置の歩留まりを向上できる。具体的には、表面平坦性を向上させるために絶縁膜１６の幅ｗを３０μｍ以下にする。ただし、異常成長の伝播を防ぐために絶縁膜１６の幅ｗを１μｍ以上にする必要がある。
【００１７】
また、絶縁膜１６の厚みを５００Å〜５０００Åとするのが好ましい。絶縁膜１６が５００Åより薄いと窒化物半導体層１８が絶縁膜１６上に横方向成長して絶縁膜１６を覆ってしまい、５０００Åより厚いと絶縁膜１６形成による応力が非常に大きくなり基板が反ってしまうためである。絶縁膜１６の厚みを１０００〜２０００Åにするのが更に好ましい。
【００１８】
また、絶縁膜１６はＳｉＯ２又はＳｉＮからなることが好ましい。これにより、絶縁膜１６上に窒化物半導体層１８がほとんど成長しない。また、ＳｉＯ２やＳｉＮは１０００℃程度の高温でも安定である。
【００１９】
なお、本実施の形態では高転位領域１２及び絶縁膜１６はストライプ状であるが、絶縁膜１６が高転位領域１２を囲むような形状であればストライプ以外の形状でも良い。
【符号の説明】
【００２０】
１０ 低転位領域
１２ 高転位領域
１４ ＧａＮ基板（基板）
１６ 絶縁膜
１８ 窒化物半導体層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低転位領域と、前記低転位領域よりも転位密度が高い高転位領域とを有する基板を準備する工程と、
前記高転位領域を覆わずに前記前記高転位領域を囲むように前記低転位領域上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を形成した後に前記基板上に窒化物系半導体層を形成する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。
【請求項２】
前記絶縁膜の幅は３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁膜はＳｉＯ２又はＳｉＮからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記基板は窒化ガリウム基板であり、
前記低転位領域はＧａ極性を有し、
前記高転位領域はＮ極性を有することを特徴とする請求項１−３の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
低転位領域と、前記低転位領域よりも転位密度が高い高転位領域とを有する基板を準備する工程と、
前記高転位領域を覆わずに前記前記高転位領域を囲むように前記低転位領域上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を形成した後に前記基板上に窒化物系半導体層を形成する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。
【請求項２】
前記絶縁膜の幅は３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁膜はＳｉＯ２又はＳｉＮからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記基板は窒化ガリウム基板であり、
前記低転位領域はＧａ極性を有し、
前記高転位領域はＮ極性を有することを特徴とする請求項１−３の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１５１１１９（Ｐ２０１１−１５１１１９Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１００５６（Ｐ２０１０−１００５６）
【出願日】平成２２年１月２０日（２０１０．１．２０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２０日（２０１０．１．２０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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