[發明專利]制造Ⅲ族氮化物半導體元件的方法

有效

• 申請號: 200680009176.7
• 申請日: 2006-04-06
• 公開（公告）號: CN101147267A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 武田仁志
• 申請（專利權）人: 昭和電工株式會社
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01S5/323
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所
• 代理人: 楊曉光;李崢

相關申請的交叉引用

本申請是基于35?U.S.C.§111(a)提交的申請，根據35?U.S.C.§119(e)(1)，要求根據35?U.S.C.§111(b)于2005年4月15日提交的臨時申請No.60/671,494和2005年5月23日提交的臨時申請No.60/683,308的優先權。

技術領域

本發明涉及一種呈現優良的可靠性并且在例如發光二極管、激光二極管和光接收器件中所采用的III族氮化物半導體元件的制造方法。

背景技術

III族氮化物半導體具有直接躍遷能帶結構和呈現對應可見光到紫外光的能量的帶隙能量。由于這些特性，目前III族氮化物半導體用于制造發光器件，包括藍光LED、藍-綠光LED、紫外光LED和包含熒光物質并組合這樣的氮化物半導體的白光LED。

由于下列原因，生長僅僅氮化物單晶本身被認為是困難的。例如，單晶的組成元素氮具有高的離解壓力，所以在Czochralski方法中不能保持單晶的形式。

因此，通常通過金屬有機化學氣相淀積(MOCVD)制造III族氮化物半導體。在該技術中，將單晶襯底設置在設置在反應空間中的可加熱的夾具上，并且將原材料氣體通入到襯底的表面上，由此在襯底上生長氮化物半導體單晶的外延膜。單晶襯底由例如藍寶石或碳化硅(SiC)形成。然而，即使當直接在這樣的單晶襯底上生產氮化物半導體單晶時，歸因于在晶體的襯底與單晶之間的晶格失配，會在生長的氮化物半導體單晶膜中產生許多晶體缺陷；即外延膜不能呈現優良的結晶性。由于前述，已提出了幾種用于在襯底與氮化物半導體單晶外延膜之間生長具有用于抑制晶體缺陷的產生的功能的層(即對應緩沖層的層)的方法，以便獲得優良的結晶性的外延膜。

在一個典型的方法中，將有機金屬原材料和氮源同時通入到400至600℃溫度下的襯底上，由此形成低溫緩沖層；在增加的溫度下熱處理(即結晶化)如此形成的緩沖層；以及在產生的緩沖層上外延地生長目標氮化物半導體單晶(參見日本公開專利申請(kokai)No.2-229476)。另外，還提出了一種方法，該方法包括將細III族金屬顆粒淀積到襯底上的第一步驟；在包含氮源的氣氛中氮化細顆粒的第二步驟；以及在如此氮化的細顆粒上生長目標III族氮化物半導體單晶的第三步驟(參見國際公開WO02/17369)。這樣的方法可以制造呈現較優良結晶性的氮化物半導體單晶。

另外，為了進一步改進半導體元件的性能，已提出在有源層的生長期間或/和之后中斷(interrupt)半導體的生長以便提高有源層的結晶性并使有源層的厚度均勻(例如參見日本公開專利申請(kokai)No.2001-57442和日本公開專利申請(kokai)No.2003-218034)。

例如，用于評價半導體發光器件性能的重要要素為發射波長、發射強度和在施加額定電流下的正向電壓、以及器件的可靠性。用于確定這樣的可靠性的關鍵指標是靜電放電特性。近年來，在電子工業中已出現對呈現優良的靜電放電特性的半導體發光器件的需求。

發明內容

本發明的目標是提供一種具有優良靜電放電特性和提高的可靠性的III族氮化物半導體元件的制造方法。

本發明提供下列各項。

(1)一種在襯底上依次具有包括III族氮化物半導體的n型層、有源層以及p型層的III族氮化物半導體元件的制造方法，其中，在所述n型層的生長期間或/和之后并且在所述有源層的生長之前，減小所述半導體的生長速率。

(2)根據以上(1)的III族氮化物半導體元件的制造方法，其中所述III族氮化物半導體的減小的生長速率小于1μm/hr。

(3)根據以上(2)的III族氮化物半導體元件的制造方法，其中中斷所述半導體的生長(減小的生長速率為0)。

(4)根據以上(3)的III族氮化物半導體元件的制造方法，其中在所述中斷期間的氣氛包括氮源和載體氣體。

(5)根據以上(1)至(4)中的任何一項的III族氮化物半導體元件的制造方法，其中所述n型層包含n型接觸層和n型覆蓋層，并且所述n型覆蓋層包含In。

(6)根據以上(5)的III族氮化物半導體元件的制造方法，其中在所述n型覆蓋層的生長之前減小所述半導體的生長速率。

(7)根據以上(6)的III族氮化物半導體元件的制造方法，其中在所述n型接觸層的生長之后并且在所述n型覆蓋層的生長之前，中斷所述半導體的生長。