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JP2000286446A - Nitride semiconductor device and manufacture of the same, and gan substrate and manufacture of the same - Google Patents

Nitride semiconductor device and manufacture of the same, and gan substrate and manufacture of the same

Info

Publication number
JP2000286446A
JP2000286446A JP8926799A JP8926799A JP2000286446A JP 2000286446 A JP2000286446 A JP 2000286446A JP 8926799 A JP8926799 A JP 8926799A JP 8926799 A JP8926799 A JP 8926799A JP 2000286446 A JP2000286446 A JP 2000286446A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gan
thickness
substrate
wafer
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.)
Pending
Application number
JP8926799A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuhiko Hayashi
伸彦 林
Hiroki Daiho
広樹 大保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP8926799A priority Critical patent/JP2000286446A/en
Publication of JP2000286446A publication Critical patent/JP2000286446A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nitride semiconductor device which provides good manufacturing yield while being superior in high volume productivity. SOLUTION: Related to a nitride semiconductor device comprising a nitride luminous element layer 9 on a GaN substrate 1, the GaN substrate 1 is doped with Mg, whose doping amount is 1×1017-1×1020 cm-3, with the thickness of the GaN substrate 1 being 100 μm or larger.

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】本発明は窒化物系の半導体層
を有する半導体レーザ、発光ダイオード等の窒化物系半
導体素子及びその製造方法、更には窒化物系半導体素子
に用いられるGaN基板及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nitride semiconductor device such as a semiconductor laser or a light emitting diode having a nitride semiconductor layer and a method of manufacturing the same, and a GaN substrate used for the nitride semiconductor device and a method of manufacturing the same. About the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、GaN等の窒化物系の半導体層か
らなる半導体レーザや発光ダイオード等の窒化物系半導
体素子の研究開発が行われている。
2. Description of the Related Art In recent years, research and development of nitride-based semiconductor devices such as semiconductor lasers and light-emitting diodes made of nitride-based semiconductor layers such as GaN have been conducted.

【0003】例えば、高密度・大容量の光ディスクシス
テムに用いられる記録或いは再生用の光源として有効で
ある窒化物系半導体レーザとしては、例えば、「Jp
n.J.Appl.Phys.Vol.38(199
9)Pt.2,No.2B」の184頁〜186頁に示
されている。この文献に示されている窒化物系半導体レ
ーザは、Siを1017〜1018cm-3の範囲でドープし
た厚さ100μmのn型のGaN基板上に、AlGa
N、GaN、InGaN等の窒化物系半導体層からなる
発光素子層を形成した構成である。
[0003] For example, as a nitride semiconductor laser which is effective as a light source for recording or reproduction used in a high-density and large-capacity optical disk system, for example, "Jp
n. J. Appl. Phys. Vol. 38 (199
9) Pt. 2, No. 2B ", pp. 184-186. The nitride-based semiconductor laser disclosed in this document has an AlGa on a 100 μm-thick n-type GaN substrate doped with Si in a range of 10 17 to 10 18 cm −3.
This is a configuration in which a light-emitting element layer made of a nitride-based semiconductor layer such as N, GaN, or InGaN is formed.

【0004】しかしながら、このようなGaN基板上に
発光素子層を形成した半導体レーザでは、GaN基板の
ウエハを形成する際にウエハに多数の割れが発生すると
いう問題がある。
[0004] However, such a semiconductor laser in which a light emitting element layer is formed on a GaN substrate has a problem that a large number of cracks occur in the wafer when a wafer of the GaN substrate is formed.

【0005】また、GaN基板のウエハを、図7(a)
の矢印Aに示すように、(10−10)面に沿って個々
の発光素子のチップ毎に劈開する際、そのようには劈開
せず、図7(b)の矢印Bに示すように、発光素子を分
断するように劈開するという問題がある。尚、これは、
GaNのウエハが(10−10)面に沿う方向に劈開が
生じ易いが、これに等価な面が(10−10)面から6
0°ずれた方向にも存在するためである。
[0005] In addition, a wafer of a GaN substrate is used as shown in FIG.
As shown by arrow A in FIG. 7, when cleaving each light emitting element chip along the (10-10) plane, it does not cleave as such, and as shown by arrow B in FIG. There is a problem that the light emitting element is cleaved so as to be divided. This is
The GaN wafer is easily cleaved in the direction along the (10-10) plane.
This is because it exists in a direction shifted by 0 °.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来例の
欠点に鑑み為されたものであり、製造中にGaN基板に
割れ等が発生するのを抑えた構成の窒化物系半導体素子
及びその製造方法、更には製造中に割れ等が発生し難い
GaN基板及びその製造方法を提供することを目的とす
るものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the conventional example, and a nitride-based semiconductor device having a configuration in which cracks and the like are prevented from being generated in a GaN substrate during manufacturing, and a nitride semiconductor device having the same. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method, and further provide a GaN substrate in which cracks and the like are unlikely to occur during the manufacturing and a manufacturing method thereof.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の窒化物系半導体
素子は、GaN基板上に窒化物系の半導体素子層を有す
るものにおいて、前記GaN基板はp型のドーパントが
ドーピングされており、そのドーピング量が1×1017
cm-3以上、1×1020cm-3以下の範囲であり、且つ
前記GaN基板の厚みが100μm以上であることを特
徴とする。
The nitride-based semiconductor device of the present invention has a nitride-based semiconductor device layer on a GaN substrate, wherein the GaN substrate is doped with a p-type dopant. Doping amount is 1 × 10 17
cm -3 or more and 1 × 10 20 cm -3 or less, and the GaN substrate has a thickness of 100 μm or more.

【0008】このような構成の窒化物系半導体素子で
は、GaN基板のウエハを形成する際に、ウエハに多数
の割れが発生することが抑えられる。
In the nitride-based semiconductor device having such a configuration, when a GaN substrate wafer is formed, generation of a large number of cracks in the wafer can be suppressed.

【0009】特に、前記GaN基板の厚みが100以
上、500μm以下であれば、ウエハに多数の割れが発
生することが抑えられ、しかも素子の薄型化に適してい
る。
In particular, when the thickness of the GaN substrate is 100 or more and 500 μm or less, generation of a large number of cracks in the wafer can be suppressed, and the device is suitable for thinning the device.

【0010】更に、前記GaN基板の厚みが100以
上、300μm以下であれば、GaN基板のウエハを個
々の素子毎に良好に劈開することが出来る。
Further, when the thickness of the GaN substrate is 100 or more and 300 μm or less, the wafer of the GaN substrate can be cleaved satisfactorily for each element.

【0011】更に、前記GaN基板の厚みが100以
上、200μm以下であれば、GaN基板のウエハを個
々の素子毎に更に良好に劈開することが出来る。
Further, when the thickness of the GaN substrate is 100 or more and 200 μm or less, the wafer of the GaN substrate can be more efficiently cleaved for each element.

【0012】また、前記p型のドーパントとしては、M
gが適している。
Further, as the p-type dopant, M
g is suitable.

【0013】また、本発明の窒化物系半導体素子の製造
方法は、サファイア基板上に第1のGaN層を形成し、
該第1のGaN層上に第2のGaN層を再成長させる第
1の工程と、前記サファイア基板の裏面側より前記サフ
ァイア基板、前記第1のGaN層及び前記第2のGaN
層の一部を除去し、厚さ100μm以上の第2のGaN
層からなるGaNウエハを形成する第2の工程と、前記
GaNウエハ上に窒化物系の半導体層を形成する第3の
工程と、前記GaNウエハを半導体チップ毎に劈開する
第4の工程とを有することを特徴とする。
Further, according to the method of manufacturing a nitride semiconductor device of the present invention, a first GaN layer is formed on a sapphire substrate,
A first step of re-growing a second GaN layer on the first GaN layer; and a sapphire substrate, the first GaN layer, and the second GaN layer from a back side of the sapphire substrate.
A part of the layer is removed to form a second GaN layer having a thickness of 100 μm or more.
A second step of forming a GaN wafer composed of layers, a third step of forming a nitride-based semiconductor layer on the GaN wafer, and a fourth step of cleaving the GaN wafer for each semiconductor chip. It is characterized by having.

【0014】このような製造方法では、第2の工程の
際、GaNウエハに多数の割れが発生するのが抑えられ
る。
In such a manufacturing method, generation of a large number of cracks in the GaN wafer during the second step is suppressed.

【0015】特に、前記第2の工程で形成されるGaN
ウエハの厚みが100μm以上、500μm以下であれ
ば、GaNウエハに多数の割れが発生することが抑えら
れ、しかも半導体素子の薄型化に適したGaNウエハが
作成される。
In particular, the GaN formed in the second step
When the thickness of the wafer is 100 μm or more and 500 μm or less, generation of a large number of cracks in the GaN wafer is suppressed, and a GaN wafer suitable for thinning semiconductor elements is produced.

【0016】更に、前記第2の工程で形成されるGaN
ウエハの厚みが100μm以上、300μm以下であれ
ば、第4の工程を良好に行うことが出来る。
Further, the GaN formed in the second step
When the thickness of the wafer is 100 μm or more and 300 μm or less, the fourth step can be performed favorably.

【0017】更に、前記第2の工程で形成されるGaN
ウエハの厚みが100μm以上、200μm以下であれ
ば、第4の工程を更に良好に行うことが出来る。
Further, the GaN formed in the second step
When the thickness of the wafer is 100 μm or more and 200 μm or less, the fourth step can be performed more favorably.

【0018】また、前記p型のドーパントとしては、M
gが適している。
The p-type dopant may be M
g is suitable.

【0019】また、本発明のGaN基板は、p型のドー
パントがドーピングされており、そのドーピング量が1
×1017cm-3以上、1×1020cm-3以下の範囲であ
り、且つ厚みが100μm以上であることを特徴とす
る。
The GaN substrate of the present invention is doped with a p-type dopant, and the doping amount is 1
It is characterized by being in the range of not less than × 10 17 cm -3 and not more than 1 × 10 20 cm -3 and having a thickness of not less than 100 μm.

【0020】このような構成のGaN基板では、GaN
基板のウエハを形成する際に、ウエハに多数の割れが発
生することが抑えられる。
In the GaN substrate having such a configuration, GaN
When a substrate wafer is formed, generation of a large number of cracks in the wafer is suppressed.

【0021】特に、GaN基板の厚みが100μm以
上、500μm以下であれば、ウエハに多数の割れが発
生することが抑えられ、しかもGaN基板を用いた半導
体素子の薄型化に適している。
In particular, when the thickness of the GaN substrate is 100 μm or more and 500 μm or less, generation of a large number of cracks in the wafer can be suppressed, and it is suitable for thinning a semiconductor device using the GaN substrate.

【0022】更に、前記GaN基板の厚みが100μm
以上、300μm以下であれば、GaN基板のウエハに
良好に劈開することが出来る。
Further, the GaN substrate has a thickness of 100 μm.
As described above, when the thickness is 300 μm or less, cleavage can be favorably performed on a GaN substrate wafer.

【0023】更に、前記GaN基板の厚みが100μm
以上、200μm以下であれば、GaN基板のウエハに
更に良好に劈開することが出来る。
Further, the GaN substrate has a thickness of 100 μm.
As described above, when the thickness is 200 μm or less, cleavage can be performed more favorably on a GaN substrate wafer.

【0024】また、前記p型のドーパントとしては、M
gが適している。
Further, as the p-type dopant, M
g is suitable.

【0025】また、GaN基板の製造方法は、サファイ
ア基板上に第1のGaN層を形成し、該第1のGaN層
上に第2のGaN層を再成長させる第1の工程と、前記
サファイア基板の裏面側より前記サファイア基板、前記
第1のGaN層及び前記第2のGaN層の一部を除去
し、厚さ100μm以上の第2のGaN層からなるGa
Nウエハを形成する第2の工程とを有することを特徴と
する。
Also, the method for manufacturing a GaN substrate includes a first step of forming a first GaN layer on a sapphire substrate and regrowing a second GaN layer on the first GaN layer; A part of the sapphire substrate, the first GaN layer, and the second GaN layer is removed from the back side of the substrate, and a Ga layer comprising a second GaN layer having a thickness of 100 μm or more is formed.
And a second step of forming an N wafer.

【0026】このような製造方法では、第2の工程の
際、GaNウエハに多数の割れが発生するのが抑えられ
る。
In such a manufacturing method, generation of a large number of cracks in the GaN wafer during the second step is suppressed.

【0027】特に、前記第2の工程で形成されるGaN
ウエハの厚みが100μm以上、500μm以下であれ
ば、GaNウエハに多数の割れが発生することが抑えら
れ、しかもGaN基板を用いた半導体素子の薄型化に適
したGaNウエハが作成される。
In particular, the GaN formed in the second step
When the thickness of the wafer is 100 μm or more and 500 μm or less, generation of a large number of cracks in the GaN wafer is suppressed, and a GaN wafer suitable for thinning a semiconductor device using a GaN substrate is produced.

【0028】更に、前記第2の工程で形成されるGaN
ウエハの厚みが100μm以上、300μm以下であれ
ば、GaNウエハの劈開を良好に行うことが出来る。
Further, the GaN formed in the second step
When the thickness of the wafer is 100 μm or more and 300 μm or less, the cleavage of the GaN wafer can be performed favorably.

【0029】更に、前記第2の工程で形成されるGaN
ウエハの厚みが100μm以上、200μm以下であれ
ば、GaNウエハの劈開を更に良好に行うことが出来
る。
Further, the GaN formed in the second step
When the thickness of the wafer is 100 μm or more and 200 μm or less, the cleavage of the GaN wafer can be performed more favorably.

【0030】また、前記p型のドーパントとしては、M
gが適している。
Further, as the p-type dopant, M
g is suitable.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0032】図1は本発明の実施の形態である半導体レ
ーザの構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention.

【0033】この半導体レーザは、p型のGaN基板1
の上面に、p型のGaNからなるバッファ層2、p型の
AlGaNからなる第1クラッド層3、n型のAlGa
Nからなる電流ブロック層4、p型のAlGaNからな
る第2クラッド層5、InGaNからなる多重量子井戸
構造の活性層6、n型のAlGaNからなる第3クラッ
ド層7、及びn型のGaNからなるコンタクト層8によ
り構成されている発光素子層9が形成されている。Ga
N基板1の下面にはp型電極10が形成され、コンタク
ト層8の上面にはn型電極11が形成されている。
This semiconductor laser has a p-type GaN substrate 1
Buffer layer 2 made of p-type GaN, first clad layer 3 made of p-type AlGaN, n-type AlGa
A current blocking layer 4 composed of N, a second cladding layer 5 composed of p-type AlGaN, an active layer 6 having a multiple quantum well structure composed of InGaN, a third cladding layer 7 composed of n-type AlGaN, and n-type GaN. A light emitting element layer 9 composed of a contact layer 8 is formed. Ga
On the lower surface of the N substrate 1, a p-type electrode 10 is formed, and on the upper surface of the contact layer 8, an n-type electrode 11 is formed.

【0034】GaN基板1は後述する所定の厚みdを有
しており、Mgが後述する所定量ドープされるている。
The GaN substrate 1 has a predetermined thickness d described later, and is doped with a predetermined amount of Mg described later.

【0035】次に、第1実施例の半導体レーザに用いら
れたGaN基板の製造方法、半導体レーザの製造方法に
ついて説明する。
Next, a method of manufacturing a GaN substrate and a method of manufacturing a semiconductor laser used in the semiconductor laser of the first embodiment will be described.

【0036】先ず、図2(a)に示すように、サファイ
ア基板21上にAlGaNバッファ層22を成長させ、
その上に第1GaN層23を成長させ、更にその上にス
トライプ上のSiO2膜24を形成する。
First, an AlGaN buffer layer 22 is grown on a sapphire substrate 21 as shown in FIG.
A first GaN layer 23 is grown thereon, and a SiO 2 film 24 on a stripe is further formed thereon.

【0037】次に、図2(b)に示すように、ストライ
プ状のSiO2膜24間に露出したGaN層23上にM
gを所定量ドーピングをさせた第2GaN層25を再成
長させる。
Next, as shown in FIG. 2B, the Mn is deposited on the GaN layer 23 exposed between the stripe-shaped SiO 2 films 24.
The second GaN layer 25 doped with a predetermined amount of g is regrown.

【0038】第2GaN層25をさらに成長させると、
図2(c)に示すように、第2GaN層25が横方向に
も成長し、SiO2膜24上にも第2GaN層25が形
成される。
When the second GaN layer 25 is further grown,
As shown in FIG. 2C, the second GaN layer 25 also grows in the lateral direction, and the second GaN layer 25 is formed on the SiO 2 film 24 as well.

【0039】第2GaN層25をさらに成長させると、
図2(d)に示すように、SiO2膜24上およびSi
2膜24間の第1GaN層23上に、上面が平坦な第
2GaN層25が形成される。
When the second GaN layer 25 is further grown,
As shown in FIG. 2D, the SiO 2 film 24 and Si
A second GaN layer 25 having a flat upper surface is formed on the first GaN layer 23 between the O 2 films 24.

【0040】次に、サファイア基板21側より図2
(d)の破線a−a’まで研磨を行い、サファイア基板
21、AlGaNバッファ層22、第1GaN層23、
SiO2膜24及び第2GaN層25の一部を除去す
る。これにより、所定の厚みdの第2GaN層25が残
り、この第2GaN層25が厚さdのGaNウエハ26
となる。
Next, from the sapphire substrate 21 side, FIG.
Polishing is performed up to the dashed line aa ′ in (d), and the sapphire substrate 21, the AlGaN buffer layer 22, the first GaN layer 23,
The SiO 2 film 24 and a part of the second GaN layer 25 are removed. As a result, the second GaN layer 25 having a predetermined thickness d remains, and the second GaN layer 25 is formed on the GaN wafer 26 having the thickness d.
Becomes

【0041】次に、図3(a)に示すように、GaNウ
エハ26の上面に、図1の発光素子層9を多数構成する
ための窒化物系の半導体層27を形成し、GaNウエハ
26の下面に多数のp型電極10を形成し、半導体層2
7の上面に多数のn型電極11を形成する。
Next, as shown in FIG. 3A, a nitride-based semiconductor layer 27 for forming a large number of the light emitting element layers 9 of FIG. 1 is formed on the upper surface of the GaN wafer 26. A large number of p-type electrodes 10 are formed on the lower surface of
A large number of n-type electrodes 11 are formed on the upper surface of.

【0042】次に、図3(b)に示すように、GaNウ
エハ26の下面の個々のp型電極10の間に、ダイヤモ
ンドポイント等により(10−10)面に沿う方向に切
溝28を形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, a kerf 28 is formed between the individual p-type electrodes 10 on the lower surface of the GaN wafer 26 in the direction along the (10-10) plane by diamond points or the like. Form.

【0043】次に、矢印aに示すようにGaNウエハ2
6の上面側から切溝28に沿って圧力を加えることによ
り、GaNウエハ26を複数の細長の小ウエハ29に劈
開し、更に、この小ウエハ29を各半導体レーザのチッ
プ毎に劈開する。
Next, as shown by the arrow a, the GaN wafer 2
The GaN wafer 26 is cleaved into a plurality of elongated small wafers 29 by applying pressure along the cut grooves 28 from the upper surface side of 6, and further, the small wafer 29 is cleaved for each chip of each semiconductor laser.

【0044】以上の工程により、半導体レーザが形成さ
れる。
Through the above steps, a semiconductor laser is formed.

【0045】図4はGaN基板1のMgのドーピング
量、即ち第2GaN層25のMgのドーピング量を、1
×1018cm-3とした場合、1×1020cm-3とした場
合、1×1022cm-3とした場合の3つのパターンにつ
いて、図2(d)から図2(e)の工程において、作成
されるGaNウエハ26の厚みdを50μmから500
μmの範囲で変化させたときの基板分離歩留まりを示し
ている。尚、基板分離歩留まりとは、図2(d)から図
2(e)の工程において、GaNウエハ26を良好に形
成する割合であり、この工程によってGaNウエハ26
が4個以上に割れたものは不良と判断した。
FIG. 4 shows that the doping amount of Mg in the GaN substrate 1, that is, the doping amount of Mg in the second GaN layer 25 is 1
Steps shown in FIGS. 2D to 2E are performed on three patterns in the case of × 10 18 cm −3 , 1 × 10 20 cm −3, and 1 × 10 22 cm −3 . In the above, the thickness d of the GaN wafer 26 to be formed is changed from 50 μm to 500
The figure shows the substrate separation yield when changing in the range of μm. Note that the substrate separation yield is a ratio at which the GaN wafer 26 is favorably formed in the steps of FIGS. 2D to 2E.
However, those which were broken into four or more pieces were judged to be defective.

【0046】図4から判るように、Mgのドーピング量
が1×1018cm-3或いは1×10 20cm-3の場合、G
aNウエハ26の厚みが100μm以上になると、基板
分離歩留まりが50%以上となる。
As can be seen from FIG. 4, the doping amount of Mg
Is 1 × 1018cm-3Or 1 × 10 20cm-3In the case of G
When the thickness of the aN wafer 26 becomes 100 μm or more, the substrate
The separation yield is 50% or more.

【0047】図5は、GaN基板1の厚みd、即ちGa
Nウエハ26の厚みdを110μmとした場合におい
て、GaN基板1のMgのドーピング量、即ちGaN層
25のMgのドーピング量を変えた時の基板分離歩留ま
りを示している。
FIG. 5 shows the thickness d of the GaN substrate 1, that is, Ga
The graph shows the substrate separation yield when the thickness d of the N wafer 26 is 110 μm and the Mg doping amount of the GaN substrate 1, that is, the Mg doping amount of the GaN layer 25 is changed.

【0048】図5から判るように、GaN基板1の厚み
d、即ちGaNウエハ26の厚みdが110μmの場
合、Mgのドーピング量が1×1017cm-3以上、1×
1021cm-3以下の範囲では、基板分離歩留まりが50
%以上となる。
As can be seen from FIG. 5, when the thickness d of the GaN substrate 1, that is, the thickness d of the GaN wafer 26 is 110 μm, the doping amount of Mg is 1 × 10 17 cm −3 or more.
In the range of 10 21 cm -3 or less, the substrate separation yield is 50
% Or more.

【0049】即ち、GaN基板1の導電型がp型の場
合、p型ドーパントのドーピング量を1×1017cm-3
以上、1×1020cm-3以下の範囲とし、GaN基板1
の厚みを100μm以上とすることにより、GaN基板
1を形成するためのGaNウエハを歩留まり良く作成す
ることが出来る。
That is, when the conductivity type of the GaN substrate 1 is p-type, the doping amount of the p-type dopant is set to 1 × 10 17 cm −3.
The GaN substrate 1 is set to a range of 1 × 10 20 cm −3 or less.
By setting the thickness of the GaN wafer to 100 μm or more, a GaN wafer for forming the GaN substrate 1 can be manufactured with high yield.

【0050】図6は、GaN基板1のMgのドーピング
量、即ちGaN層25のMgのドーピング量を、1×1
18cm-3とした場合、1×1020cm-3とした場合、
1×1022cm-3とした場合の3つのパターンについ
て、GaNウエハ26の厚みdを50μmから500μ
mの範囲で変化させたときの基板劈開歩留まりを示して
いる。尚、基板劈開歩留まりとは、図3(b)から図3
(c)の工程において、図7(a)の矢印Aに示す方向
にウエハが割れた場合、ウエハが良好に劈開したと判断
し、図7(a)に示すようにウエハが割れず、例えば図
7(b)の矢印Bに示す方向にウエハが割れた場合、不
良と判断した。
FIG. 6 shows that the doping amount of Mg in the GaN substrate 1, that is, the doping amount of Mg in the GaN layer 25 is 1 × 1.
When 0 18 cm -3 and 1 × 10 20 cm -3 ,
For three patterns in the case of 1 × 10 22 cm −3 , the thickness d of the GaN wafer 26 is set to 50 μm to 500 μm.
The figure shows the substrate cleavage yield when changed in the range of m. In addition, the substrate cleavage yield is defined as shown in FIG.
In the step (c), when the wafer is broken in the direction indicated by the arrow A in FIG. 7A, it is determined that the wafer has been cleaved satisfactorily, and the wafer is not broken as shown in FIG. If the wafer was broken in the direction indicated by the arrow B in FIG. 7B, it was determined to be defective.

【0051】図6から判るように、Mgのドーピング量
が1×1018cm-3或いは1×10 20cm-3の場合、G
aNウエハ26の厚みが100μm以上、300μm以
下の範囲では、基板へき開歩留まりが50%以上とな
り、更に、GaNウエハ26の厚みが100μm以上、
200μm以下の範囲では、基板へき開歩留まりが70
%以上となる。
As can be seen from FIG. 6, the doping amount of Mg
Is 1 × 1018cm-3Or 1 × 10 20cm-3In the case of G
The thickness of the aN wafer 26 is 100 μm or more and 300 μm or less
In the lower range, the cleavage yield of the substrate is 50% or more.
Furthermore, the thickness of the GaN wafer 26 is 100 μm or more,
In the range of 200 μm or less, the cleavage yield of the substrate is 70%.
% Or more.

【0052】尚、上述の実施例では、本発明を半導体レ
ーザに用いた場合について説明したが、本発明はそれ以
外にも、窒化物系の発光ダイオードや他の窒化物系の電
子デバイスにも適用可能である。
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a semiconductor laser has been described. However, the present invention is also applicable to a nitride-based light emitting diode and other nitride-based electronic devices. Applicable.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明に依れば、製造歩留まりが良く、
量産性に優れた構成の窒化物系半導体素子を提供し得
る。
According to the present invention, the production yield is good,
A nitride-based semiconductor device having a configuration excellent in mass productivity can be provided.

【0054】また、本発明に依れば、GaN基板に割れ
等が発生すること無く、歩留まり良く窒化物系半導体素
子を製造することが出来る窒化物系半導体素子の製造方
法を提供し得る。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing a nitride-based semiconductor device capable of manufacturing a nitride-based semiconductor device with high yield without cracking or the like of the GaN substrate.

【0055】また、本発明によれば、製造中に割れ等が
発生し難い構成のGaN基板を提供し得る。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a GaN substrate having a configuration in which cracks and the like hardly occur during manufacturing.

【0056】また、本発明によれば、割れ等が発生する
こと無く、歩留まり良くGaN基板を製造することが出
来るGaN基板の製造方法を提供し得る。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing a GaN substrate capable of manufacturing a GaN substrate with good yield without cracking or the like.

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

【図1】本発明の半導体レーザの構成を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a semiconductor laser of the present invention.

【図2】本発明のGaN基板の製造方法を示す図であ
る。
FIG. 2 is a view illustrating a method of manufacturing a GaN substrate according to the present invention.

【図3】本発明の半導体レーザの製造方法を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor laser according to the present invention.

【図4】GaNウエハの厚みによる基板分離歩留まりの
変化を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a change in a substrate separation yield depending on the thickness of a GaN wafer.

【図5】Mgのドーピング量による基板分離歩留まりの
変化を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a change in a substrate separation yield depending on a doping amount of Mg.

【図6】GaNウエハの厚みによる劈開歩留まりの変化
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a change in cleavage yield depending on the thickness of a GaN wafer.

【図7】GaNウエハの劈開方向を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a cleavage direction of a GaN wafer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 GaN基板 9 発光素子層(半導体素子層) 21 サファイア基板 23 第1GaN層 25 第2GaN層 26 GaNウエハ 27 半導体層 Reference Signs List 1 GaN substrate 9 light emitting element layer (semiconductor element layer) 21 sapphire substrate 23 first GaN layer 25 second GaN layer 26 GaN wafer 27 semiconductor layer

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 GaN基板上に窒化物系の半導体素子層
を有する窒化物系半導体素子において、前記GaN基板
はp型のドーパントがドーピングされており、そのドー
ピング量が1×1017cm-3以上、1×1020cm-3
下の範囲であり、前記GaN基板の厚みが100μm以
上であることを特徴とする窒化物系半導体素子。
In a nitride semiconductor device having a nitride semiconductor device layer on a GaN substrate, the GaN substrate is doped with a p-type dopant, and the doping amount is 1 × 10 17 cm −3. As described above, the nitride semiconductor device has a range of 1 × 10 20 cm −3 or less, and the GaN substrate has a thickness of 100 μm or more.
【請求項2】 前記GaN基板の厚みが100μm以
上、500μm以下であることを特徴とする請求項1記
載の窒化物系半導体素子。
2. The nitride-based semiconductor device according to claim 1, wherein said GaN substrate has a thickness of 100 μm or more and 500 μm or less.
【請求項3】 前記GaN基板の厚みが100μm以
上、300μm以下であることを特徴とする請求項1記
載の窒化物系半導体素子。
3. The nitride-based semiconductor device according to claim 1, wherein the thickness of said GaN substrate is 100 μm or more and 300 μm or less.
【請求項4】 前記GaN基板の厚みが100μm以
上、200μm以下であることを特徴とする請求項1記
載の窒化物系半導体素子。
4. The nitride-based semiconductor device according to claim 1, wherein said GaN substrate has a thickness of 100 μm or more and 200 μm or less.
【請求項5】 前記p型のドーパントがMgであること
を特徴とする請求項1、2、3又は4記載の窒化物系半
導体素子。
5. The nitride-based semiconductor device according to claim 1, wherein said p-type dopant is Mg.
【請求項6】 サファイア基板上に第1のGaN層を形
成し、該第1のGaN層上にp型のドーパントが1×1
17cm-3以上、1×1020cm-3以下の範囲でドーピ
ングされている第2のGaN層を再成長させる第1の工
程と、前記サファイア基板の裏面側より前記サファイア
基板、前記第1のGaN層及び前記第2のGaN層の一
部を除去し、厚さ100μm以上の第2のGaN層から
なるGaNウエハを形成する第2の工程と、前記GaN
ウエハ上に窒化物系の半導体層を形成する第3の工程
と、前記GaNウエハを半導体チップ毎に分離する第4
の工程とを有することを特徴とする窒化物系半導体素子
の製造方法。
6. A first GaN layer is formed on a sapphire substrate, and a 1 × 1 p-type dopant is formed on the first GaN layer.
A first step of re-growing a second GaN layer doped in a range of 0 17 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less, and the sapphire substrate from the back side of the sapphire substrate, A second step of forming a GaN wafer composed of a second GaN layer having a thickness of 100 μm or more by removing a part of the first GaN layer and a part of the second GaN layer;
A third step of forming a nitride-based semiconductor layer on the wafer, and a fourth step of separating the GaN wafer into individual semiconductor chips.
And a method for manufacturing a nitride-based semiconductor device.
【請求項7】 前記第2の工程で形成されるGaNウエ
ハの厚みが100μm以上、500μm以下であること
を特徴とする請求項6記載の窒化物系半導体素子の製造
方法。
7. The method according to claim 6, wherein the thickness of the GaN wafer formed in the second step is 100 μm or more and 500 μm or less.
【請求項8】 前記第2の工程で形成されるGaNウエ
ハの厚みが100μm以上、300μm以下であること
を特徴とする請求項6記載の窒化物系半導体素子の製造
方法。
8. The method according to claim 6, wherein the thickness of the GaN wafer formed in the second step is not less than 100 μm and not more than 300 μm.
【請求項9】 前記第2の工程で形成されるGaNウエ
ハの厚みが100μm以上、200μm以下であること
を特徴とする請求項6記載の窒化物系半導体素子の製造
方法。
9. The method according to claim 6, wherein the thickness of the GaN wafer formed in the second step is 100 μm or more and 200 μm or less.
【請求項10】 前記p型のドーパントがMgであるこ
とを特徴とする請求項6、7、8又は9記載の窒化物系
半導体素子の製造方法。
10. The method for manufacturing a nitride-based semiconductor device according to claim 6, wherein said p-type dopant is Mg.
【請求項11】 p型のドーパントがドーピングされて
おり、そのドーピング量が1×1017cm-3以上、1×
1020cm-3以下の範囲であり、厚みが100μm以上
であることを特徴とするGaN基板。
11. A p-type dopant is doped, and the doping amount is 1 × 10 17 cm −3 or more.
A GaN substrate having a thickness of 10 20 cm −3 or less and a thickness of 100 μm or more.
【請求項12】 厚みが100μm以上、500μm以
下であることを特徴とする請求項11記載のGaN基
板。
12. The GaN substrate according to claim 11, wherein the thickness is 100 μm or more and 500 μm or less.
【請求項13】 厚みが100μm以上、300μm以
下であることを特徴とする請求項11記載のGaN基
板。
13. The GaN substrate according to claim 11, wherein the thickness is 100 μm or more and 300 μm or less.
【請求項14】 厚みが100μm以上、200μm以
下であることを特徴とする請求項11記載のGaN基
板。
14. The GaN substrate according to claim 11, wherein the thickness is 100 μm or more and 200 μm or less.
【請求項15】 前記p型のドーパントがMgであるこ
とを特徴とする請求項11、12、13又は14記載の
GaN基板。
15. The GaN substrate according to claim 11, wherein said p-type dopant is Mg.
【請求項16】 サファイア基板上に第1のGaN層を
形成し、該第1のGaN層上にp型のドーパントが1×
1017cm-3以上、1×1020cm-3以下の範囲でドー
ピングされている第2のGaN層を再成長させる第1の
工程と、前記サファイア基板の裏面側より前記サファイ
ア基板、前記第1のGaN層及び前記第2のGaN層の
一部を除去し、厚さ100μm以上の第2のGaN層か
らなるGaNウエハを形成する第2の工程とを有するこ
とを特徴とするGaN基板の製造方法。
16. A first GaN layer is formed on a sapphire substrate, and a 1 × p-type dopant is formed on the first GaN layer.
A first step of re-growing a second GaN layer doped in a range of 10 17 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less, and the sapphire substrate, Removing a part of the first GaN layer and a part of the second GaN layer to form a GaN wafer composed of a second GaN layer having a thickness of 100 μm or more. Production method.
【請求項17】 前記第2の工程で形成されるGaNウ
エハの厚みが100以上、500μm以下であることを
特徴とする請求項16記載のGaN基板の製造方法。
17. The method according to claim 16, wherein the thickness of the GaN wafer formed in the second step is 100 to 500 μm.
【請求項18】 前記第2の工程で形成されるGaNウ
エハの厚みが100以上、300μm以下であることを
特徴とする請求項16記載のGaN基板の製造方法。
18. The method according to claim 16, wherein the thickness of the GaN wafer formed in the second step is 100 to 300 μm.
【請求項19】 前記第2の工程で形成されるGaNウ
エハの厚みが100以上、200μm以下であることを
特徴とする請求項16記載のGaN基板の製造方法。
19. The method according to claim 16, wherein the thickness of the GaN wafer formed in the second step is 100 to 200 μm.
【請求項20】 前記p型のドーパントがMgであるこ
とを特徴とする請求項16、17、18又は19記載の
GaN基板の製造方法。
20. The method of manufacturing a GaN substrate according to claim 16, wherein said p-type dopant is Mg.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002124737A (en) * 2000-10-17 2002-04-26 Sanyo Electric Co Ltd Nitride semiconductor laser element
JP2008294343A (en) * 2007-05-28 2008-12-04 Sanyo Electric Co Ltd Method for manufacturing nitride semiconductor laser element

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