[發(fā)明專利]氮化物半導(dǎo)體的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310057414.3
• 申請日: 2013-02-22
• 公開（公告）號: CN103311096A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 藤倉序章;今野泰一郎;松田三智子
• 申請（專利權(quán)）人: 日立電線株式會社
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/205
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 鐘晶;於毓楨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在由藍(lán)寶石或碳化硅構(gòu)成的襯底基板上生長氮化物半導(dǎo)體層的氮化物半導(dǎo)體的制造方法。

背景技術(shù)

氮化物半導(dǎo)體被廣泛用作發(fā)出高亮度的紫外光、藍(lán)色光等的發(fā)光二極管或高輸出用途的高電子遷移率晶體管等的材料。

作為制造該氮化物半導(dǎo)體的方法，已知如下方法：如圖3所示，在由藍(lán)寶石或碳化硅構(gòu)成的襯底基板100上生長緩沖層101（圖3（a）），并在該緩沖層101上生長氮化物半導(dǎo)體層102（圖3（b））的方法；如圖4所示，使用了2階段生長的方法，即在由藍(lán)寶石或碳化硅構(gòu)成的襯底基板100上生長低溫生長緩沖層103（圖4（a）），將該低溫生長緩沖層103制成單晶核104（圖4（b）），并在該單晶核104上生長氮化物半導(dǎo)體層102（圖4（c））（例如，參照專利文獻(xiàn)1）。

前者的方法如圖5所示，具備如下工序：將生長裝置內(nèi)從室溫升溫至1200℃左右并除去在生長裝置內(nèi)堆積的不需要的堆積物的清洗工序e、將生長裝置內(nèi)降溫至室溫并在生長裝置內(nèi)安裝襯底基板100的準(zhǔn)備工序f、將生長裝置內(nèi)再從室溫升溫至1100℃左右并在襯底基板100上依次生長緩沖層101與氮化物半導(dǎo)體層102而制造氮化物半導(dǎo)體的生長工序g、和將生長裝置內(nèi)再降溫至室溫并從生長裝置內(nèi)取出氮化物半導(dǎo)體的事后工序h，通過重復(fù)以上工序而連續(xù)地制造氮化物半導(dǎo)體。

與此相對，后者的方法如圖6所示，具備如下工序：將生長裝置內(nèi)從室溫升溫至1200℃左右并除去在生長裝置內(nèi)堆積的不需要的堆積物的清洗工序i、將生長裝置內(nèi)降溫至室溫并安裝襯底基板100的準(zhǔn)備工序j、將生長裝置內(nèi)升溫至1200℃左右并清洗襯底基板100表面的工序k、將生長裝置內(nèi)降溫至500℃左右并在襯底基板100上生長低溫生長緩沖層103的第1生長工序l、和再將生長裝置內(nèi)從500℃左右升溫至1100℃左右并在低溫生長緩沖層103上生長氮化物半導(dǎo)體層102的第2生長工序m，通過重復(fù)以上工序而連續(xù)地制造氮化物半導(dǎo)體。

在這些方法中實(shí)施清洗工序e、i是因?yàn)椋谏L裝置內(nèi)堆積了不需要的堆積物的狀態(tài)下進(jìn)行下一生長時，該堆積物會蒸發(fā)而附著在生長前的襯底基板100上，成為表面缺陷的原因。

該清洗工序e、i通過將包含氯化氫、氯、氫、或它們的混合氣體的蝕刻性氣體與氮等載氣一起導(dǎo)入至生長裝置內(nèi)，除去在生長裝置內(nèi)堆積的不需要的堆積物而進(jìn)行。

現(xiàn)有專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2008-153382號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

然而，在前者的方法中，清洗工序和其前后的升降溫時間成為了使生產(chǎn)率降低的原因。也有通過使用另外的烘烤裝置清洗堆積了不需要的堆積物的夾具而去掉生長裝置內(nèi)的清洗工序的方法，但在該情況下，需要與生長裝置分開購置烘烤裝置而使成本增加。另外，由于每次生長氮化物半導(dǎo)體都要重新設(shè)置生長裝置內(nèi)的夾具，因此存在生長的重現(xiàn)性不易取得這樣的缺點(diǎn)。

另一方面，在后者的方法中，除了上述情況以外，在基板清洗工序k之后生長低溫生長緩沖層時，需要使生長裝置內(nèi)的溫度降低至500℃左右，其前后的升降溫時間更進(jìn)一步降低生產(chǎn)率。而且，在該溫度區(qū)域內(nèi)，在生長裝置內(nèi)殘留的氯（蝕刻性氣體所含有的物質(zhì)）會附著在襯底基板表面上，因此在其上隔著低溫生長緩沖層而生長氮化物半導(dǎo)體層時，也存在其結(jié)晶劣化這樣的問題。

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種生長的重現(xiàn)性高、能抑制氮化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶性劣化且縮短制造時間的氮化物半導(dǎo)體的制造方法。

解決課題的方法

為了實(shí)現(xiàn)該目的而完成的本發(fā)明是一種氮化物半導(dǎo)體的制造方法，其具備在生長裝置內(nèi)安裝由藍(lán)寶石或碳化硅構(gòu)成的襯底基板的準(zhǔn)備工序、在上述生長裝置內(nèi)安裝有上述襯底基板的狀態(tài)下清洗上述生長裝置內(nèi)部的清洗工序、以及在上述清洗工序之后連續(xù)地在上述襯底基板上依次生長緩沖層和氮化物半導(dǎo)體層的生長工序，在900℃以上1200℃以下的溫度范圍內(nèi)實(shí)施上述清洗工序，在900℃以上的溫度范圍內(nèi)實(shí)施上述生長工序中的上述緩沖層的生長。

優(yōu)選利用氮化鋁來形成上述緩沖層，利用氮化鎵來形成上述氮化物半導(dǎo)體層。

優(yōu)選在上述清洗工序與上述生長工序之間，實(shí)施向上述生長裝置內(nèi)導(dǎo)入非活性氣體進(jìn)行凈化的凈化工序。

優(yōu)選在上述清洗工序中，將包含氯化氫或氯的蝕刻性氣體與氫、氮、或混合了氫與氮的載氣一起導(dǎo)入至上述生長裝置內(nèi)。

優(yōu)選上述清洗工序僅在上述生長裝置內(nèi)附著有包含氮化物半導(dǎo)體層的堆積物的狀態(tài)下實(shí)施。

優(yōu)選上述生長工序通過有機(jī)金屬氣相生長法或氫化物氣相生長法來實(shí)施。