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公開番号2025174756
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-28
出願番号2024081356
出願日2024-05-17
発明の名称半導体成長用基板、半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法
出願人株式会社小糸製作所
代理人弁理士法人プロウィン
主分類H10H 20/812 20250101AFI20251120BHJP()
要約【課題】柱状半導体層における活性層の露出を防止して発光効率の低下を抑制することが可能な半導体成長用基板、半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】c面を主面とするGaN層(11)と、GaN層(11)上に形成されたマスク層(12)とを備える半導体成長用基板であって、マスク層(12)は、複数の第1開口部(12a)が二次元的に配列して形成されたナノワイヤ成長領域(12c)と、第1開口部(12a)よりも大きな第2開口部(12b)が形成されたアライメント成長領域を有している半導体成長用基板。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
ｃ面を主面とするＧａＮ層と、
前記ＧａＮ層上に形成されたマスク層とを備える半導体成長用基板であって、
前記マスク層は、複数の第１開口部が二次元的に配列して形成されたナノワイヤ成長領域と、前記第１開口部よりも大きな第２開口部が形成されたアライメント成長領域を有していることを特徴とする半導体成長用基板。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
請求項１に記載の半導体成長用基板であって、
前記第２開口部は、前記ＧａＮ層のｍ面またはａ面に沿った辺を少なくとも一部に有することを特徴とする半導体成長用基板。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体成長用基板を備え、
前記第１開口部から成長された柱状半導体層と、
前記第２開口部から成長されたアライメント半導体層とを備えることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体発光素子であって、
前記アライメント半導体層は、前記柱状半導体層よりも高さが低いことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項５】
請求項３に記載の半導体発光素子であって、
複数の前記柱状半導体層の側面および上面を覆う埋込半導体層が形成されていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項６】
請求項３に記載の半導体発光素子であって、
前記アライメント半導体層は、前記ＧａＮ層のｍ面またはａ面に平行な面を少なくとも一部に有することを特徴とする半導体発光素子。
【請求項７】
請求項３から６の何れか一つに記載の半導体発光素子であって、
前記柱状半導体層は、中心にｎ型ナノワイヤ層が形成され、前記ｎ型ナノワイヤ層よりも外周に活性層が形成され、前記活性層よりも外周にｐ型半導体層が形成されていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項８】
ｃ面を有するＧａＮ層上に、複数の第１開口部を二次元的に配列したナノワイヤ成長領域と、前記第１開口部よりも大きな第２開口部を有するアライメント成長領域とを有するマスク層を形成するマスク形成工程と、
選択成長を用いて、前記第１開口部に柱状半導体層を形成し、前記第２開口部にアライメント半導体層を形成する成長工程とを有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体成長用基板、半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、窒化物系半導体の結晶成長方法が急速に進展し、この材料を用いた高輝度の発光素子が実用化された。このような窒化物半導体を用いた半導体発光素子では、高電流密度領域において高いエネルギー変換効率と高い光出力を実現できることが望ましく、放出される光の配光特性が安定していることが望ましい。これらの課題を解決するために特許文献１では、半導体基板上にｎ型ナノワイヤコアと活性層とｐ型層を成長した半導体発光素子が提案されている。
【０００３】
特許文献１に開示されているナノワイヤコアの外周に活性層を形成した半導体発光素子では、サファイア基板の全面に活性層を形成したものよりも結晶欠陥や貫通転位が少なく、高品質な結晶を得られ、またｍ面成長できるため高電流密度における外部量子効率の向上を図ることができる。また、特許文献１のナノワイヤコアを用いた半導体発光素子では、活性層を高品質な結晶で形成できるため、活性層のＩｎ組成を高めて長波長化を図ることが期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－０４０６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ナノワイヤコアを用いた半導体発光素子では、成長基板の全面にナノワイヤコアと活性層を成長しているため、ｎ型電極の形成や素子分離のために埋込半導体層をエッチングしてメサを形成する際に、メサ側面から活性層の一部が露出する可能性があった。メサ側面から露出した活性層では、リーク電流の発生や表面準位を介した非発光再結合によって、発光効率が低下するという問題が生じる。
【０００６】
そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、柱状半導体層における活性層の露出を防止して発光効率の低下を抑制することが可能な半導体成長用基板、半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の半導体成長用基板は、ｃ面を主面とするＧａＮ層と、前記ＧａＮ層上に形成されたマスク層とを備える半導体成長用基板であって、前記マスク層は、複数の第１開口部が二次元的に配列して形成されたナノワイヤ成長領域と、前記第１開口部よりも大きな第２開口部が形成されたアライメント成長領域を有していることを特徴とする。
【０００８】
このような本発明の半導体成長用基板では、ナノワイヤ成長領域に複数の第１開口部が二次元的に配列して形成され、アライメント成長領域に第１開口部よりも大きな第２開口部が形成されたマスク層を有することで、メサ形成時にアライメント半導体層を用いてナノワイヤ成長領域とカソード電極を正確に位置合わせし、メサ側面からの活性層の露出を防止して発光効率の低下を抑制することが可能となる。
【０００９】
また本発明の一態様では、前記第２開口部は、前記ＧａＮ層のｍ面またはａ面に沿った辺を少なくとも一部に有する。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、本発明の半導体発光素子は、上記半導体成長用基板と、前記第１開口部から成長された柱状半導体層と、前記第２開口部から成長されたアライメント半導体層とを備えることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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