[發明專利]制造Ⅲ－Ⅴ族化合物半導體的方法、二極管及其制作方法

有效

• 申請號: 200810087100.7
• 申請日: 2008-04-11
• 公開（公告）號: CN101311380A
• 公開（公告）日: 2008-11-26
• 發明（設計）人: 上野昌紀;齋藤雄
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業株式會社
• 主分類號: C30B29/40
• 分類號: C30B29/40;C30B25/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 梁曉廣;陸錦華

技術領域

本發明總體涉及III-V族化合物半導體的制造方法、肖特基勢壘二極管、發光二極管、激光二極管和這些二極管的制作方法。例如，本發明涉及能實現減少n型載流子密度的III-V族化合物半導體的制造方法、肖特基勢壘二極管、發光二極管、激光二極管和這些二極管的制作方法。

背景技術

III-V族化合物半導體主要用于肖特基勢壘二極管、發光二極管(LED)、激光二極管(LD)和其它類似的半導體器件。為了制造這樣的III-V族化合物半導體，常規提出了例如升華(sublimination)、氫化物氣相外延(HVPE)、分子束外延(MBE)、金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)和類似的氣相外延。

其中，MOCVD是一種有代表性的氣相外延。其蒸發用作含III族元素的材料的有機金屬并熱分解襯底表面的蒸發材料，且導致分解的材料與含V族元素的氣體反應而沉積膜。該方法可以控制膜的厚度、組成等，并且也有出色的生產性。由此，該方法廣泛地用作制造III-V族化合物半導體的沉積技術。

在MOCVD中使用的含III族元素的材料可以是，例如，如日本專利特開No.2006-342101中公開的制造有機金屬化合物的方法中制造的有機金屬化合物。該公布公開了一種制造包含小于0.05ppm的有機硅、小于10ppm的氧和小于10ppm的碳化硅作為雜質的有機金屬化合物的方法。

然而，當由該公布中公開的方法制造的有機金屬化合物用作MOCVD中含III族元素的材料，以生長未摻雜的III-V族化合物半導體時，III-V族化合物半導體沒有引入n型雜質就具有高得不利的n型載流子密度。如果這樣的III-V族化合物半導體用于形成肖特基勢壘二極管的漂移層，則該漂移層具有非常高的n型載流子密度，并且還不能被控制以具有低于上述高密度的載流子密度。此外，如果制作LED等并且要生長p型III-V族化合物半導體，則必須顯著減小n型雜質濃度。更具體地，當在MOCVD中使用該公布中公開的有機金屬化合物生長III-V族化合物半導體時，III-V族化合物半導體具有非常高的n型載流子密度，并且制造具有低n型載流子密度的III-V族化合物半導體、p型III-V族化合物半導體等的方法有改進的空間。

發明內容

因此，本發明構思了一種III-V族化合物半導體的制造方法、肖特基勢壘二極管、發光二極管、激光二極管和制作它們的方法，其可以實現降低的n型載流子密度。

本發明人已進行了徹底的研究，來尋找允許未摻雜的III-V族化合物半導體生長以具有降低至一密度(例如至多5×10¹⁵cm^-3)的n型載流子密度的條件。

更具體地，本發明提供了一種通過采用包含III族元素的材料的金屬有機化學氣相沉積制造III-V族化合物半導體的方法，包括下述步驟：開始準備籽晶襯底；和通過采用有機金屬作為包含III族元素的材料在籽晶襯底上生長III-V族化合物半導體，有機金屬包含至多0.01ppm的硅、至多10ppm的氧和小于0.04ppm的鍺。

本發明人發現，當采用MOCVD制造未摻雜的III-V族化合物半導體時，可以使用用作包含III族元素的材料作為有機金屬，其包含硅、氧和鍺的雜質上限分別為至多0.01ppm、至多10ppm和小于0.04ppm。當采用本發明生長未摻雜的III-V族化合物半導體時，III-V族化合物半導體可以具有減小至所希望密度(例如至多5×10¹⁵cm^-3)的n型載流子密度。常規地，難以將n型載流子密度控制在低密度范圍內。如上所述，本發明可以幫助將n型載流子密度控制在這樣的范圍內，并且還實現了制造p型III-V族化合物半導體時常規需要的減少的n型雜質。

注意，上述的硅含量是由電感耦合等離子體-原子發射光譜法(ICP-AES)測量的值。上述氧含量是由傅立葉變換-核磁共振(FT-NMR)測量的值。上述鍺含量是由電感耦合等離子體-質譜(ICP-MS)測量的值。

在制造III-V族化合物半導體的上述方法中，優選有機金屬是選自三甲基鎵、三乙基鎵、三甲基鋁和三甲基銦的至少一種類型的物質。

三甲基鎵、三乙基鎵、三甲基鋁和三甲基銦中至少之一的有機金屬在制造未摻雜的III-V族化合物半導體中是有效的。