[發明專利]半導體晶片

有效

• 申請號: 201780021775.9
• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN109075224B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 小幡俊之
• 申請（專利權）人: 斯坦雷電氣株式會社
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20;H01L21/205;H01L33/32
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 南霆

【課題】本發明的目的在于，在以藍寶石基板作為基底基板的情況下，利用不降低位錯密度的方法提供輸出較高的半導體晶片、最終從該半導體晶片可以得到的半導體芯片。【解決方法】本發明涉及一種半導體晶片，在藍寶石基板的一個面上具有包括n型層、活性層及p型層的元件層，其特征在于，該元件層的表面翹曲成凸狀，其曲率為530km^?1以上800km^?1以下。

技術領域

本發明涉及新型的半導體晶片。具體地說，涉及以下所述的新型的半導體晶片：該半導體晶片在藍寶石基板上具有包括n型層、活性層及p型層的元件層，該元件層的表面翹曲成凸狀，其曲率達到特定的范圍。

背景技術

發光二極管等使用的半導體晶片通常是利用金屬有機化學氣相沉積法(MOCVD法)、分子束外延法(MBE法)、或者氫化物氣相外延法(HVPE法)等化學氣相沉積法，在基底基板上生長用于發揮預期功能的元件層等制備而成的。其中，在形成元件層的部分例如包括由氮化銦(InN)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)的混晶構成的III族氮化物單晶層的情況下，通過控制III族元素即In、Ga、Al的混晶組分，能夠制備在與各自的帶隙能量(0.7eV(InN)、3.4eV(GaN)、6.1eV(AlN))相當的從紅外區域到紫外區域的波長范圍中呈高效率的發光元件。因此，使用了III族氮化物半導體的藍色發光二極管組合熒光體后形成白色發光二極管，在以照明用途為代表的多種用途中被采用。

近年來，紫外發光二極管的研發得到發展，短波長的發光峰值波長例如發光峰值波長在350nm以下的紫外發光二極管的研發也得到發展。在紫外發光二極管中，根據III族氮化物結晶生長及紫外線的透射率的關系，進行了多種將藍寶石基板用于基底基板的嘗試(參照非專利文獻1)。

但是，在將藍寶石基板等與III族氮化物不同的異種材料基板用作基底基板的情況下，由于III族氮化物單晶層(元件層)與基底基板(藍寶石基板)的晶格常數差較大，因而存在如下問題：在III族氮化物單晶層和基底基板的界面處，在III族氮化物單晶層中產生高密度的缺陷(位錯密度)。其結果是，導致元件層中的缺陷密度也提高，存在光輸出下降的問題。

【現有技術文獻】

【非專利文獻】

【非專利文獻1】phys.stat.sol.(a)203,(2006)1815

因III族氮化物單晶層(元件層)與基底基板(藍寶石基板)的晶格常數差較大而引起的位錯密度的問題是本質上不可避免的問題。因此，在藍寶石基板上生長位錯密度降低的III族氮化物單晶層(元件層)非常困難。

發明內容

本發明的目的在于提供在以藍寶石基板作為基底基板的情況下輸出較高的半導體晶片，并最終從該半導體晶片可以得到的半導體發光元件。

本發明人等為了解決上述問題而進行了深入研究。并且，在使用藍寶石基板的情況下研究各種各樣的生長條件，并嘗試了即使不能降低元件層的位錯密度也能具有較高的光輸出的半導體晶片的制備。其結果是，當所得到的半導體晶片在特定方向以特定的比率而翹曲的情況下，發現即使位錯密度不能降低，也能夠得到較高的輸出，從而完成了本發明。

即，本發明的半導體晶片在藍寶石基板的一個面上具有包括n型層、活性層及p型層的元件層，其特征在于，該元件層的表面翹曲成凸狀，其曲率為530km^-1以上800km^-1以下。另外，元件層的表面不是指藍寶石基板一側，而是指最上位的元件層的表面。

發明效果

根據本發明，能夠得到高輸出的半導體晶片及半導體芯片。該半導體晶片即使在作為異種基板的藍寶石基板上形成由III族氮化物單晶層構成的元件層時，雖然降低位錯密度的效果較低，但是發揮較高的輸出。因此，能夠使用通用的藍寶石基板制備具有紫外區域的發光峰值波長的半導體晶片，因而工業利用價值高。

附圖說明