[發(fā)明專(zhuān)利]制造非極性氮化鎵基半導(dǎo)體層的方法、非極性半導(dǎo)體器件及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380015737.4
• 申請(qǐng)日: 2013-03-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104205297B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔承奎;金材憲;鄭廷桓
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 首爾偉傲世有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/205
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/205;H01L33/12
• 代理公司: 北京銘碩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 尹淑梅;韓芳

提供了一種制造非極性氮化鎵基半導(dǎo)體層的方法。所述方法是利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積來(lái)制造非極性氮化鎵層的方法，所述方法包括：在室內(nèi)設(shè)置具有m面生長(zhǎng)表面的氮化鎵基底；通過(guò)加熱基底將基底溫度升高到GaN生長(zhǎng)溫度；以及通過(guò)在生長(zhǎng)溫度下將Ga源氣體、N源氣體和環(huán)境氣體提供到室中在氮化鎵基底上生長(zhǎng)氮化鎵層。提供的環(huán)境氣體包含N₂而不包含H₂。通過(guò)切斷H₂的供給，防止在基底生長(zhǎng)表面上的各向異性蝕刻，從而引起氮化鎵層的表面形態(tài)的改善。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及一種氮化鎵基半導(dǎo)體器件，更具體地講，涉及一種制造非極性氮化鎵基半導(dǎo)體層的方法、非極性半導(dǎo)體器件及其制造方法。

背景技術(shù)

氮化鎵基化合物被認(rèn)作用于高功率、高性能的光學(xué)器件或電子器件的重要材料。具體地講，因?yàn)橹T如GaN的第III族氮化物具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和直接躍遷能帶結(jié)構(gòu)，所以第III族氮化物作為用于可見(jiàn)光區(qū)域和紫外線(xiàn)區(qū)域的發(fā)光裝置的材料近來(lái)引起許多注意。例如，在多種應(yīng)用中已經(jīng)利用使用InGaN的藍(lán)色發(fā)光裝置和綠色發(fā)光裝置，例如，大型本色平板顯示裝置、交通燈、室內(nèi)照明、高密度光源、高分辨率輸出系統(tǒng)和光學(xué)通信工具。

然而，因?yàn)殡y以制造能夠在其上生長(zhǎng)第III族氮化物半導(dǎo)體層的同質(zhì)基底，所以已經(jīng)通過(guò)金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)在具有類(lèi)似晶體結(jié)構(gòu)的異質(zhì)基底上生長(zhǎng)第III族氮化物半導(dǎo)體層。對(duì)于異質(zhì)基底，已經(jīng)主要使用具有六角形結(jié)構(gòu)的藍(lán)寶石基底。具體地講，因?yàn)镚aN外延層趨向在c面方向生長(zhǎng)，所以已經(jīng)主要使用具有c面生長(zhǎng)表面的藍(lán)寶石基底。

然而，生長(zhǎng)在異質(zhì)基底上的外延層因相對(duì)于生長(zhǎng)基底的熱膨脹系數(shù)差和晶格失配而具有相對(duì)高的位錯(cuò)密度。已知生長(zhǎng)在藍(lán)寶石基底上的外延層通常具有1E8/cm²或更大的位錯(cuò)密度。這樣的具有高位錯(cuò)密度的外延層對(duì)改善發(fā)光二極管的發(fā)光效率存在限制。

此外，生長(zhǎng)在c面生長(zhǎng)表面上的c面氮化鎵基半導(dǎo)體層由于自發(fā)極化和壓電極化而產(chǎn)生內(nèi)電場(chǎng)，這降低了輻射復(fù)合率。為了防止這樣的極化現(xiàn)象，正在進(jìn)行對(duì)非極性或半極性氮化鎵基半導(dǎo)體層的研究。作為這樣的研究之一，已經(jīng)進(jìn)行了使用非極性或半極性氮化鎵基底作為生長(zhǎng)基底來(lái)形成氮化鎵層的嘗試。然而，在使用在藍(lán)寶石基底上的生長(zhǎng)方法在非極性氮化鎵基底上生長(zhǎng)氮化鎵層的情況下，氮化鎵層具有非常粗糙的表面形態(tài)。在使用這樣的氮化鎵層制造諸如發(fā)光二極管的半導(dǎo)體器件的情況下，漏電流大并且非輻射復(fù)合率增大，使得難以獲得優(yōu)異的發(fā)光效率。

發(fā)明內(nèi)容

【技術(shù)問(wèn)題】

本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供了一種能夠改善生長(zhǎng)在非極性氮化鎵基底上的氮化鎵基半導(dǎo)體層的表面形態(tài)的生長(zhǎng)非極性氮化鎵基半導(dǎo)體層的方法。

本發(fā)明的示例性實(shí)施例還提供了一種通過(guò)在非極性氮化鎵基底上形成具有高晶體質(zhì)量的非極性氮化鎵基半導(dǎo)體層來(lái)制造半導(dǎo)體器件的方法。

本發(fā)明的示例性實(shí)施例還提供了一種具有改善的晶體質(zhì)量的非極性或半極性半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體器件。

本發(fā)明的示例性實(shí)施例還提供了一種非極性或半極性發(fā)光二極管和一種用于制造該非極性或半極性發(fā)光二極管的方法。

【技術(shù)方案】

在傳統(tǒng)的藍(lán)寶石基底上生長(zhǎng)氮化鎵層的情況下，主要使用H₂或者既使用H₂又使用N₂作為環(huán)境氣體。因?yàn)镠₂具有高分子遷移率，對(duì)于補(bǔ)償室的內(nèi)部溫度是有利的。此外，因?yàn)镠₂用于清潔藍(lán)寶石基底的表面，所以?xún)?yōu)選地用于生長(zhǎng)具有優(yōu)異的表面特性的氮化鎵層。然而，如果利用與在藍(lán)寶石基底上生長(zhǎng)氮化鎵層的條件相同的條件在非極性氮化鎵基底上生長(zhǎng)氮化鎵層，則生長(zhǎng)具有粗糙表面的氮化鎵層。本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，非極性氮化鎵基底的表面上的各向異性影響表面形態(tài)，并且完成了本發(fā)明。