專利名稱：外延晶片的形成方法及半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及外延晶片的形成方法及半導(dǎo)體器件的制作方法。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)1中，記載了在Ga2O3襯底上制作發(fā)光二極管的技術(shù)。向反應(yīng)器內(nèi)供給氮?dú)獾耐瑫r(shí)在攝氏800度下對(duì)Ga2O3襯底實(shí)施熱處理后，停止氮?dú)獾墓┙o并向反應(yīng)器內(nèi)供給氫氣。在攝氏400度下，供給氫氣、氨氣和三甲基鎵，生長(zhǎng)AlN層。AlN層的成膜結(jié)束時(shí)，停止氫氣的供給并向反應(yīng)器內(nèi)供給氮?dú)狻Ｔ诘獨(dú)鈿夥罩?，使反?yīng)器的溫度上升，在攝氏1050 度下，在AlN層上生長(zhǎng)1. 0 μ m的GaN膜。停止氮?dú)獾墓┙o并向反應(yīng)器內(nèi)供給氫氣，再生長(zhǎng) 2. Oym 的 GaN 膜。非專利文獻(xiàn)1中，記載了在β -Ga2O3單晶襯底上通過(guò)有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法外延生長(zhǎng)氮化物的技術(shù)。在Ga2O3單晶襯底的(100)面上，在攝氏600度下生長(zhǎng)LT-GaN緩沖層。LT-GaN緩沖層中添加有Si。接著，在攝氏1070度下淀積IOOOnm的GaN膜?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2006-310765號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)1 Jap. J. Appl. Phys. Vol. 44，No. 12005，pp. L7-L8

發(fā)明內(nèi)容
非專利文獻(xiàn)1中，通入氫氣的同時(shí)在β-Ga2O3襯底上進(jìn)行緩沖層的生長(zhǎng)。在溫度為攝氏600度以上的氫氣氣氛下，β -Ga2O3襯底的表面會(huì)變質(zhì)而呈現(xiàn)黑色的外觀狀。專利文獻(xiàn)1中，在攝氏400度的溫度下，在通入氫氣的同時(shí)生長(zhǎng)LT-AlGaN緩沖層。 緩沖層的生長(zhǎng)在攝氏350度 攝氏550度的范圍內(nèi)進(jìn)行。緩沖層的成膜溫度為該溫度范圍內(nèi)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生P-Ga2O3的變質(zhì)。另一方面，通過(guò)在更高的溫度下生長(zhǎng)緩沖層，可減少緩沖層中混入的雜質(zhì)。另外，通過(guò)在氫氣氣氛中生長(zhǎng)緩沖層，也可減少緩沖層中混入的雜質(zhì)。緩沖層的質(zhì)量提高對(duì)于提升在其上生長(zhǎng)的結(jié)晶的質(zhì)量是有效的。本發(fā)明的目的在于提供可在氧化鎵區(qū)域上淀積結(jié)晶質(zhì)量良好的氮化鎵基半導(dǎo)體的外延晶片的形成方法，另外，本發(fā)明的目的在于提供可在氧化鎵區(qū)域上淀積結(jié)晶質(zhì)量良好的氮化鎵基半導(dǎo)體的半導(dǎo)體器件的制作方法。本發(fā)明的一個(gè)方面是一種外延晶片的形成方法。該方法包括如下步驟(a)將氧化鎵襯底配置于生長(zhǎng)爐內(nèi)；(b)向上述生長(zhǎng)爐內(nèi)供給氮?dú)馐股鲜鲅趸壱r底暴露于氮?dú)鈿夥罩械耐瑫r(shí)，變更上述氧化鎵襯底的襯底溫度；(c)在上述襯底溫度達(dá)到第一成膜溫度后， 向上述生長(zhǎng)爐內(nèi)供給氮?dú)獾耐瑫r(shí)，在上述第一成膜溫度下形成包含AlxGai_xN(0<X< 1)的緩沖層；和(d)在上述生長(zhǎng)爐內(nèi)，在上述緩沖層上在第二成膜溫度下生長(zhǎng)氮化鎵基半導(dǎo)體層。上述第一成膜溫度為攝氏550度以上，在上述緩沖層的生長(zhǎng)過(guò)程中，開始向上述生長(zhǎng)爐內(nèi)供給氫氣。根據(jù)該形成方法，不是在緩沖層生長(zhǎng)開始之前而是在緩沖層的生長(zhǎng)過(guò)程中開始供給氫氣，因此可防止氧化鎵襯底直接暴露于含有氫氣的氣氛中。由于在緩沖層的生長(zhǎng)開始的時(shí)刻和生長(zhǎng)初期，生長(zhǎng)爐內(nèi)為氮?dú)鈿夥?，因此可在攝氏550度以上的溫度下進(jìn)行緩沖層的成膜。由于在緩沖層的生長(zhǎng)過(guò)程中開始向生長(zhǎng)爐內(nèi)供給氫氣，因此緩沖層的質(zhì)量得以提
尚ο本發(fā)明的外延晶片的形成方法中，上述緩沖層的厚度可為2nm以上。根據(jù)該方法，厚度為2nm以上，因此可生長(zhǎng)出質(zhì)量良好的緩沖層，另外，生長(zhǎng)于該緩沖層上的氮化鎵基半導(dǎo)體層的質(zhì)量也良好。本發(fā)明的外延晶片的形成方法中，可在上述緩沖層的成膜期間，停止向上述生長(zhǎng)爐內(nèi)供給氮?dú)?。根?jù)該方法，通過(guò)氫氣的使用，可減少緩沖層中混入的雜質(zhì)。本發(fā)明的外延晶片的形成方法中，用于生長(zhǎng)上述緩沖層的氮?dú)庠峡砂琋H3，用于生長(zhǎng)上述緩沖層的III族原料可包含有機(jī)金屬化合物。根據(jù)該方法，為了生長(zhǎng)緩沖層，可使用與其上所生長(zhǎng)的氮化鎵基半導(dǎo)體的原料相同的原料。本發(fā)明的外延晶片的形成方法中，上述緩沖層的厚度可為IOOnm以下。根據(jù)該方法，不會(huì)產(chǎn)生氮化鎵基半導(dǎo)體的剝離。本發(fā)明的外延晶片的形成方法中，在變更上述氧化鎵襯底的襯底溫度的上述步驟中，最高溫度為攝氏550度以上且為上述第一成膜溫度以下。變更上述氧化鎵襯底的襯底溫度的上述步驟包括如下步驟在氮?dú)鈿夥罩?，將上述襯底溫度變更為上述第一成膜溫度以下的預(yù)處理溫度；和在上述襯底溫度達(dá)到上述預(yù)處理溫度后，維持上述襯底溫度為攝氏 550度以上的溫度的同時(shí)，將上述氧化鎵襯底在上述氮?dú)鈿夥罩蟹胖妙A(yù)定的期間。根據(jù)該方法，通過(guò)緩沖層成膜前的預(yù)處理，可提高緩沖層的質(zhì)量。本發(fā)明的外延晶片的形成方法中，變更上述氧化鎵襯底的襯底溫度的上述步驟包括如下步驟在氮?dú)鈿夥罩校瑢⑸鲜鲆r底溫度變更為攝氏750度以上的預(yù)處理溫度；在上述襯底溫度達(dá)到上述預(yù)處理溫度后，維持上述襯底溫度為攝氏750度以上的溫度的同時(shí)，將上述氧化鎵襯底在上述氮?dú)鈿夥罩蟹胖妙A(yù)定的期間；和經(jīng)過(guò)上述預(yù)定的期間后，將上述襯底溫度變更為上述第一成膜溫度。上述第一成膜溫度低于攝氏750度。根據(jù)該方法，可在高于緩沖層的成膜溫度的溫度下，進(jìn)行緩沖層成膜前的預(yù)處理。 另外，通過(guò)攝氏750度以上的預(yù)處理溫度，可將氧化鎵襯底的表面氮化。本發(fā)明的外延晶片的形成方法中，上述預(yù)處理溫度可低于攝氏850度。根據(jù)該方法，過(guò)高的預(yù)處理溫度可能會(huì)損傷氧化鎵襯底的表面。本發(fā)明的外延晶片的形成方法中，上述氧化鎵襯底的主面可為(100)面。根據(jù)該方法，生長(zhǎng)在氧化鎵襯底上的氮化鎵基半導(dǎo)體具有大致為c面的表面。本發(fā)明的外延晶片的形成方法中，上述緩沖層可包含AlxGai_xN(0. 5彡χ < 1)。或者，本發(fā)明的方法中，上述緩沖層可包含A1N。本發(fā)明的另一方面是一種半導(dǎo)體器件的制作方法。該方法包括如下步驟(a)將氧化鎵襯底配置于生長(zhǎng)爐內(nèi)；(b)將上述氧化鎵襯底配置于上述生長(zhǎng)爐內(nèi)之后，向上述生長(zhǎng)爐內(nèi)供給氮?dú)馐股鲜鲅趸壱r底暴露于氮?dú)鈿夥罩械耐瑫r(shí)，變更上述氧化鎵襯底的襯底溫度；(C)在上述襯底溫度達(dá)到緩沖成膜溫度后，向上述生長(zhǎng)爐內(nèi)供給氮?dú)獾耐瑫r(shí)，在上述緩沖成膜溫度下形成包含AlxGai_xN (01)的緩沖層；和(d)在上述生長(zhǎng)爐內(nèi)，在上述
緩沖層上形成氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域。在上述緩沖層的生長(zhǎng)過(guò)程中，開始向上述生長(zhǎng)爐內(nèi)供
給氫氣。根據(jù)該方法，不是在緩沖層生長(zhǎng)開始之前向生長(zhǎng)爐內(nèi)供給氫氣，而是在緩沖層的生長(zhǎng)過(guò)程中開始供給氫氣，因此可防止氧化鎵襯底直接暴露于含有氫氣的氣氛中。由于在緩沖層的生長(zhǎng)開始的時(shí)刻和生長(zhǎng)初期，生長(zhǎng)爐內(nèi)為氮?dú)鈿夥?，因此可在攝氏550度以上的溫度下進(jìn)行緩沖層的成膜。由于在緩沖層的生長(zhǎng)過(guò)程中開始向生長(zhǎng)爐內(nèi)供給氫氣，因此緩沖層的質(zhì)量得以提高。因此，可在緩沖層上制作出用于半導(dǎo)體器件的良好的氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制作方法中，上述緩沖層的厚度可為2nm以上。根據(jù)該方法，通過(guò)2nm以上的厚度，可生長(zhǎng)出質(zhì)量良好的緩沖層，另外，生長(zhǎng)在該緩沖層上的氮化鎵基半導(dǎo)體層的質(zhì)量也良好。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制作方法中，可在上述緩沖層的成膜期間，停止向上述生長(zhǎng)爐內(nèi)供給氮?dú)?。根?jù)該方法，通過(guò)氫氣的使用，可減少緩沖層中混入雜質(zhì)，另外，生長(zhǎng)于該緩沖層上的氮化鎵基半導(dǎo)體層的質(zhì)量也良好。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制作方法中，上述緩沖層的厚度可為IOOnm以下。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制作方法中，上述氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域包含第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層和有源層，上述第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層、上述有源層和上述第二導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層依次排列在上述緩沖層的主面上， 上述有源層設(shè)置在上述第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層與第二導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層之間。上述半導(dǎo)體器件可包含半導(dǎo)體發(fā)光器件。根據(jù)該方法，可在氧化鎵襯底上制作出半導(dǎo)體發(fā)光器件。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制作方法可還包括如下步驟在上述氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域上形成第一電極，并且在上述氧化鎵襯底的背面上形成第二電極。上述氧化鎵襯底具有導(dǎo)電性。根據(jù)該方法，上述半導(dǎo)體器件為垂直型。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制作方法中，上述氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域包含第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層，上述第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層與上述第二導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層形成pn結(jié)。該方法可還包括如下步驟在上述第二導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層上形成第一電極，并且在上述氧化鎵襯底的背面上形成第二電極。上述氧化鎵襯底具有導(dǎo)電性，上述半導(dǎo)體器件包含pn結(jié)二極管。根據(jù)該方法，可在氧化鎵襯底上制作出pn結(jié)二極管。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制作方法中，上述氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域包含第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層。該方法可還包括如下步驟在上述第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層上形成第一電極，并且在上述氧化鎵襯底的背面上形成第二電極。上述第一電極與上述第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層形成肖特基結(jié)，上述氧化鎵襯底具有導(dǎo)電性，上述半導(dǎo)體器件包含肖特基二極管。根據(jù)該方法，可在氧化鎵襯底上制作肖特基二極管。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制作方法中，上述第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層的載流子濃度可為3 X IO16CnT3以下。根據(jù)該方法，可在氧化鎵襯底上制作出可用作功率器件的pn結(jié)二極管及肖特基
二極管。本發(fā)明的上述目的及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)參考附圖而進(jìn)行的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的以下詳細(xì)描述，可以更容易地明白。發(fā)明效果如以上所說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供可在氧化鎵區(qū)域上淀積結(jié)晶質(zhì)量良好的氮化鎵基半導(dǎo)體的外延晶片的形成方法。另外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供可在氧化鎵區(qū)域上淀積結(jié)晶質(zhì)量良好的氮化鎵基半導(dǎo)體的半導(dǎo)體器件的制作方法。


圖1是表示本實(shí)施方式的外延晶片的形成方法及半導(dǎo)體器件的制作方法的主要步驟的圖。圖2是表示氧化鎵襯底的圖。圖3是示意地表示本實(shí)施方式的形成方法及制作方法的主要步驟的圖。圖4是說(shuō)明用于緩沖層生長(zhǎng)前的溫度變更的第一及第二順序的圖。圖5是表示在氧化鎵襯底11上制作作為半導(dǎo)體發(fā)光器件的半導(dǎo)體器件的主要步驟的圖。圖6是表示在緩沖層成膜前進(jìn)行載氣變換的制造方法的圖。圖7是表示生長(zhǎng)在這些AlN膜上的厚度為3 μ m的高溫GaN外延膜的表面(剝離、 平坦性)及結(jié)晶質(zhì)量(XRD的半峰寬)的圖。圖8是表示隔著低溫GaN緩沖層生長(zhǎng)于氧化鎵襯底上的高溫GaN外延膜的外觀的圖。圖9是表示生長(zhǎng)在這些AlN膜上的厚度為3 μ m的高溫GaN外延膜的表面(剝離、 平坦性)及結(jié)晶質(zhì)量(XRD的半峰寬)的圖。圖10是表示用于肖特基二極管及pn結(jié)二極管的外延晶片及襯底產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)的圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明10生長(zhǎng)爐11氧化鎵晶片Ila晶片主面lib晶片背面13緩沖層Tgi、Tg2 成膜溫度15外延層19第二導(dǎo)電型外延層17有源層21 ρ型電子阻擋層23 ρ型接觸層
Eled外延晶片25半導(dǎo)體層疊27a、27b 電極Pled襯底產(chǎn)品Eshd外延晶片3la、3Ib 電極33a肖特基結(jié)33b pn 結(jié)35外延膜Epn外延晶片
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的見解通過(guò)參考作為例示給出的附圖來(lái)考慮以下的詳細(xì)描述可以容易地理解。接著，參考附圖對(duì)本發(fā)明的外延晶片的形成方法及半導(dǎo)體器件的制作方法的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明?？赡艿那闆r下，對(duì)同一部分標(biāo)注同一符號(hào)。圖1是表示本實(shí)施方式的外延晶片的形成方法及半導(dǎo)體器件的制作方法的主要步驟的圖。圖2是表示用于本實(shí)施方式的外延晶片的氧化鎵襯底的圖。圖3是示意地表示本實(shí)施方式的形成方法及制作方法的主要步驟的圖。在圖1所示的步驟流程的步驟SlOl中，準(zhǔn)備氧化鎵晶片。參考圖2(a)，圖示有氧化鎵晶片11。該晶片11例如包含β-Ga2O3單晶。晶片11具有包含由單斜晶系氧化鎵形成的主面的主面Ila和背面11b，且主面Ila和背面lib互相平行。晶片11的主面Ila例如為單斜晶系氧化鎵的(100)面。該主面Ila可相對(duì)于(100)面以例如1度以下的角度傾斜。圖2(a)中，圖示有結(jié)晶坐標(biāo)系CR，結(jié)晶坐標(biāo)系CR含有a軸、b軸和c軸。參考圖2(b)，圖示有單斜晶系氧化鎵的晶格。單斜晶系氧化鎵的晶格的a軸、b軸和c軸的晶格常數(shù)分別為1. 223nm、0. 304nm和0. 58nm。向量Va、Vb、Vc分別表示a軸、b軸和c軸的方向。向量Va和Vb規(guī)定(001)面，向量Vb、Vc規(guī)定(100)面，向量Vc和Va規(guī)定 (010)面。向量Va與Vb所成的角度α及向量Vb與Vc所成的角度、為90度，向量Vc與 Va所成的角度β為103.7度。為了表示晶片主面Ila的傾斜角Atw，在圖2(b)中，用單點(diǎn)劃線表示出晶片主面11a。根據(jù)該晶片11，可在單斜晶系氧化鎵(100)面的晶片主面Ila 上生長(zhǎng)出形態(tài)良好的外延層。步驟S102中，在生長(zhǎng)爐10的晶座IOa上配置晶片11。III族氮化物膜的生長(zhǎng)例如通過(guò)有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積(MOVPE)法等進(jìn)行。接著，如圖3(a)所示，向生長(zhǎng)爐10內(nèi)供給氣體GO的同時(shí)，變更生長(zhǎng)爐10內(nèi)的氧化鎵襯底11的溫度。氣體GO例如實(shí)質(zhì)上不含氫氣而包含氮?dú)?。氧化鎵襯底11與供給至生長(zhǎng)爐10內(nèi)的氮?dú)饨佑|，因此氧化鎵襯底11不會(huì)受到氫氣的侵害。因此，與向生長(zhǎng)爐10內(nèi)供給氫氣時(shí)相比，可提高襯底溫度。在氮?dú)鈿夥障?，用于氧化鎵襯底11的襯底溫度可為攝氏800度以下。氧化鎵襯底11的溫度變更例如可根據(jù)以下兩個(gè)順序中的任意一個(gè)順序進(jìn)行。參考圖4說(shuō)明第一和第二順序。第一順序SEQl中，在時(shí)刻t0，朝向用于后續(xù)的緩沖層生長(zhǎng)的預(yù)處理溫度Tpke (預(yù)處理溫度Tpke與第一成膜溫度Tei相同)，開始升高氧化鎵襯底11的襯底溫度。在時(shí)刻tl，達(dá)到預(yù)處理溫度TPKE。在順序SEQl中，氧化鎵襯底11的襯底溫度的最高溫度為攝氏550度以上且為第一成膜溫度Tei的最大值以下。在氧化鎵襯底11的襯底溫度達(dá)到預(yù)處理溫度Tpke 后，維持氧化鎵襯底11的襯底溫度為攝氏550度以上的溫度的同時(shí)，將氧化鎵襯底11在氮?dú)鈿夥罩蟹胖妙A(yù)定的期間。緩沖層13成膜前的預(yù)處理可提高緩沖層13的質(zhì)量。第二順序SEQ2中，將氧化鎵襯底11放置于高于第一成膜溫度Tei的預(yù)處理溫度 Tpke的氮?dú)鈿夥罩?。之后，將氧化鎵襯底11的溫度變更為用于后續(xù)的緩沖層生長(zhǎng)的第一成膜溫度Tei。詳細(xì)而言，在步驟S104中，在時(shí)刻t0開始升高氧化鎵襯底11的襯底溫度。在步驟S105中，在時(shí)刻tl，襯底溫度達(dá)到預(yù)處理溫度ΤΡ·，并保持該溫度。預(yù)處理溫度Tpkeci例如在攝氏750度以上的范圍內(nèi)?？稍诟哂诰彌_層13的成膜溫度的溫度下，進(jìn)行緩沖層13 成膜前的預(yù)處理。通過(guò)攝氏750度以上的預(yù)處理溫度ΤΡ·，可將氧化鎵襯底11的表面Ila 氮化。另外，預(yù)處理溫度Tpkeci例如在小于攝氏850度的范圍內(nèi)。過(guò)高的預(yù)處理溫度可能會(huì)損傷氧化鎵襯底11的表面11a。放置于預(yù)處理溫度Tpke的氮?dú)鈿夥罩械难趸壱r底11的主面Ila被改質(zhì)。通過(guò)該表面改質(zhì)，例如使主面Ila與氮?dú)饨Y(jié)合，或者通過(guò)襯底溫度使主面Ila氮化。在步驟S106 中，在時(shí)刻t3，開始降低襯底溫度。在時(shí)刻t4，變更后的襯底溫度達(dá)到第一成膜溫度！^。圖4所示的實(shí)施例中，使用攝氏800度作為預(yù)處理溫度ΤΡ·。在時(shí)刻t2( > tl)， 通過(guò)表面改質(zhì)使主面Ila氮化。在時(shí)刻t3，使襯底溫度自預(yù)處理溫度Tpkeci開始變更。由此， 在時(shí)刻tl至?xí)r刻t3的期間，氧化鎵襯底11被放置于氮?dú)鈿夥罩小１緦?shí)施例中，在時(shí)刻t3， 使襯底溫度向第一成膜溫度Tei降低。在時(shí)刻t4，襯底溫度達(dá)到第一成膜溫度Tei。步驟S107中，在氧化鎵襯底11的溫度充分穩(wěn)定地成為第一成膜溫度Tei后，如圖 3(b)所示向生長(zhǎng)爐10內(nèi)供給成膜氣體G1，生長(zhǎng)緩沖層13。步驟S108中，在時(shí)刻t5，除氮?dú)? )以外，還向生長(zhǎng)爐10內(nèi)供給有機(jī)金屬化合物及氮?dú)庠?，在主面Ila上開始生長(zhǎng)緩沖層13。緩沖層13例如包含A1N、AKiaN這樣的III族氮化物。緩沖層13被稱作所謂的低溫緩沖層。當(dāng)緩沖層13包含AlN時(shí)，向生長(zhǎng)爐10內(nèi)供給含有N2、三甲基鋁(TMA)和氨氣 (NH3)的原料氣體G1?；蛘?，當(dāng)緩沖層13包含AKiaN時(shí)，向生長(zhǎng)爐10內(nèi)供給含有N2、三甲基鎵(TMG)、三甲基鋁(TMA)和氨氣(NH3)的原料氣體Gl。緩沖層13成膜開始后，在步驟S109中，除有機(jī)金屬化合物和氮?dú)庠弦酝?，還開始供給氫氣(H2)。本實(shí)施方式中，在時(shí)刻t6開始供給氫氣(H2)。當(dāng)緩沖層13包含AlN時(shí)， 在時(shí)刻t6向生長(zhǎng)爐10內(nèi)供給H2、N2, TMA和NH3。根據(jù)該方法，通過(guò)使用氫氣，可減少緩沖層13中混入的雜質(zhì)。必要的情況下，在開始供給氫氣(H2)后可減少氮?dú)獾墓┙o量，另外，可在緩沖層13的生長(zhǎng)期間停止供給氮?dú)狻１緦?shí)施例中，在時(shí)刻t6 t7之間減少氮?dú)獾墓┙o量，在時(shí)刻t7停止供給氮?dú)?。另外，在時(shí)刻t6 t7之間增加氫氣的供給量，在時(shí)刻t7停止增加氫氣而供給一定量的氫氣。在時(shí)刻t7，向生長(zhǎng)爐10內(nèi)供給H2、TMA和NH3。因此，時(shí)刻t6 t7期間為氣體的變換時(shí)間。在時(shí)刻t7 偽期間，向生長(zhǎng)爐10內(nèi)供給H2、TMA和 NH3，生長(zhǎng)緩沖層13的剩余部分。根據(jù)該方法，不是在緩沖層13生長(zhǎng)開始前向生長(zhǎng)爐10內(nèi)供給氫氣，而是在緩沖層的生長(zhǎng)過(guò)程中開始供給氫氣，因此可防止氧化鎵襯底11直接暴露于含有氫氣的氣氛中。由于在緩沖層13的生長(zhǎng)開始的時(shí)刻和生長(zhǎng)初期，生長(zhǎng)爐10內(nèi)為氮?dú)鈿夥?，因此可在攝氏550度以上的溫度下進(jìn)行緩沖層13的成膜。由于在緩沖層13的生長(zhǎng)過(guò)程中開始向生長(zhǎng)爐10 內(nèi)供給氫氣，因此緩沖層13的質(zhì)量得以提高。另外，緩沖層13的生長(zhǎng)溫度Tl例如可為攝氏800度以下。其原因在于，可防止緩沖層與襯底的反應(yīng)或者緩沖層成膜時(shí)對(duì)襯底的損傷。緩沖層13的厚度可為2nm以上。可生長(zhǎng)出厚度為2nm以上的質(zhì)量良好的緩沖層 13，另外，生長(zhǎng)于該緩沖層13上的氮化鎵基半導(dǎo)體層的質(zhì)量也良好。緩沖層13的厚度可為 IOOnm以下。根據(jù)該厚度，不會(huì)產(chǎn)生氮化鎵基半導(dǎo)體的剝離。在步驟SllO中，停止供給TMA，緩沖層13的成膜結(jié)束后，開始變更氧化鎵襯底11 的襯底溫度。在時(shí)刻偽，開始變更襯底溫度。該溫度變更期間，向生長(zhǎng)爐10內(nèi)供給H2和 NH3。在時(shí)刻t9達(dá)到第二成膜溫度Te2。在步驟SllO中，供給至生長(zhǎng)爐10內(nèi)的氣體可為氨氣和氫氣。根據(jù)該方法，在緩沖層13的成膜期間已開始供給氫氣，因此可降低載氣變換的負(fù)擔(dān)。另外，在步驟SllO中，供給至生長(zhǎng)爐10內(nèi)的氣體可為氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，且可為氨氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w。步驟Slll中，在溫度變更結(jié)束后，在生長(zhǎng)爐10內(nèi)在緩沖層13上生長(zhǎng)六方晶系氮化鎵基半導(dǎo)體外延層(以下記作“外延層”)15。在時(shí)刻t9，如圖3(c)所示，除H2和NH3以外，還向生長(zhǎng)爐10內(nèi)供給包含用于應(yīng)生長(zhǎng)的外延層15的III族構(gòu)成元素的有機(jī)III族元素原料氣體的原料G2。該成膜在第二成膜溫度Te2下進(jìn)行。本實(shí)施例中，供給TMG這樣的有機(jī)III族元素原料氣體G2，在緩沖層13上生長(zhǎng)氮化鎵這樣的外延層15。外延層15例如包含GaN、AWaN、InGaN、AlN等六方晶系III族氮化物。外延層15 的膜厚例如可在1微米以上的范圍內(nèi)。另外，外延層15的膜厚可在20微米以下的范圍內(nèi)。 當(dāng)外延層15包含GaN時(shí)，向生長(zhǎng)爐10內(nèi)供給含有三甲基鎵(TMG)和氨氣(NH3)的原料氣體 Gl。GaN的生長(zhǎng)溫度例如可為攝氏900度以上且攝氏1200度以下。AlGaN的生長(zhǎng)溫度例如可為攝氏900度以上且攝氏1300度以下。InGaN的生長(zhǎng)溫度例如可為攝氏500度以上且攝氏1000度以下。另外，外延層15是構(gòu)成氮化鎵基半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體層，且可為非摻雜、添加ρ型摻雜劑和添加η型摻雜劑的半導(dǎo)體層。為了對(duì)外延層15賦予ρ型導(dǎo)電性或η型導(dǎo)電性，在生長(zhǎng)外延層15時(shí)，除原料氣體以外，還供給摻雜氣體。作為摻雜劑，為了賦予ρ型導(dǎo)電性可使用環(huán)戊二烯基鎂(Cp2Mg)，為了賦予η型導(dǎo)電性可使用硅烷(例如SiH4)。另外，當(dāng)氧化鎵襯底11的主面Ila實(shí)質(zhì)上為(100)面時(shí)，根據(jù)該方法，生長(zhǎng)于氧化鎵襯底11上的氮化鎵基半導(dǎo)體含有大致為C面的表面。接著，參考圖5說(shuō)明在氧化鎵襯底11上制作半導(dǎo)體器件的主要步驟。在氧化鎵襯底11上制作的半導(dǎo)體器件為半導(dǎo)體發(fā)光器件時(shí)，外延層15具有第一導(dǎo)電型。該第一導(dǎo)電型外延層例如包含η型GaN、η型AWaN、η型IniUGaN等六方晶系III族氮化物。當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電型外延層包含GaN時(shí)，向生長(zhǎng)爐10內(nèi)供給含有H2、TMG、NH3和SiH4的原料氣體，生長(zhǎng) η型GaN膜。當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電型外延層包含GaN時(shí)，第一導(dǎo)電型外延層的生長(zhǎng)溫度例如在攝氏 900度以上且攝氏1200度以下的范圍內(nèi)，第一導(dǎo)電型外延層是構(gòu)成氮化鎵基半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體層。接著，在第一導(dǎo)電型外延層上形成有源層17。有源層包含交替排列的阱層17a和勢(shì)壘層17b。阱層17a例如包含GaN、InGaN、InAlGaN等。勢(shì)壘層17b例如包含GaN、InGaN、 InAlGaN等。阱層17a的生長(zhǎng)溫度例如在攝氏500度以上且攝氏900度以下的范圍內(nèi)，勢(shì)壘層17b的生長(zhǎng)溫度例如在攝氏550度以上且攝氏950度以下的范圍內(nèi)。之后，在有源層17上形成第二導(dǎo)電型外延層19。第二導(dǎo)電型外延層19例如可包含P型電子阻擋層21和P型接觸層23。當(dāng)?shù)诙?dǎo)電型外延層19包含GaN、AWaN時(shí)，第二導(dǎo)電型外延層的生長(zhǎng)溫度例如為攝氏1000度，第二導(dǎo)電型外延層19是構(gòu)成氮化鎵基半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體層。至此，通過(guò)氮化鎵基半導(dǎo)體的淀積，獲得外延晶片E_。外延晶片Emi包含氧化鎵晶片11、生長(zhǎng)于氧化鎵晶片11上的緩沖層13和半導(dǎo)體層疊25。該半導(dǎo)體層疊25包含第一導(dǎo)電型外延層15、第二導(dǎo)電型外延層19和有源層17，有源層17設(shè)置在第一導(dǎo)電型外延層15與第二導(dǎo)電型外延層19之間。再次參考圖1，接著，在步驟S112中，在外延晶片E·上形成第一和第二電極27a、 27b。例如，在步驟S113中，在外延晶片E·的半導(dǎo)體層疊25的上表面形成第一電極27a， 并且，在步驟S114中，在外延晶片E·的背面上形成第二電極27b。通過(guò)這些步驟，制作用于氮化鎵基半導(dǎo)體發(fā)光器件的襯底產(chǎn)品P_。根據(jù)該方法，可在氧化鎵襯底11上制作半導(dǎo)體發(fā)光器件、用于該器件的襯底產(chǎn)品及用于該器件的外延晶片Ε_。圖6是表示在緩沖層成膜前進(jìn)行載氣變換的制造方法的圖。在時(shí)刻SO Si，氧化鎵襯底11的襯底溫度升高。在時(shí)刻Sl S2 S3期間，襯底溫度為預(yù)處理溫度Tpkei (例如攝氏800度)。在時(shí)刻s2 s3期間，氧化鎵襯底11的主面Ila在預(yù)處理溫度Tpkei (例如攝氏800度)下被氮化。在時(shí)刻s3氮化結(jié)束，之后在時(shí)刻s3 s4自攝氏800度的襯底溫度開始降溫至攝氏400度(例如AlN緩沖層的成膜溫度)。另外，由氮?dú)廨d氣變更為氫氣載氣。在AlN緩沖層開始生長(zhǎng)之前，將載氣變換成氫氣。一邊供給氫氣，一邊改變襯底溫度直至達(dá)到攝氏400度為止，在時(shí)刻s4 s5期間，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供給氫氣、氨氣和TMA，在攝氏400度下生長(zhǎng)AlN緩沖層。在時(shí)刻s5 s6期間，使襯底溫度上升至GaN層的生長(zhǎng)溫度。 在時(shí)刻s7，開始供給TMG以生長(zhǎng)GaN層。該順序中，在氫氣氣氛中生長(zhǎng)AlN緩沖層，因此無(wú)法提高成膜溫度。(實(shí)施例1)準(zhǔn)備若干個(gè)氧化鎵襯底。這些氧化鎵襯底具有包含(100)面的主面。在氧化鎵襯底上通過(guò)MOVPE法生長(zhǎng)出各種厚度的低溫AlN緩沖層。向生長(zhǎng)爐內(nèi)供給NH3、TMA和SiH4, 生長(zhǎng)低溫AlN緩沖層。之后，在攝氏1050度的襯底溫度下，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供給NH3、TMG、TMA 和SiH4,在低溫AlN緩沖層上生長(zhǎng)厚度為3 μ m的高溫GaN外延膜。通過(guò)X射線衍射法測(cè)定 GaN外延膜。在GaN外延膜的表面出現(xiàn)GaN的(0001)面。氧化鎵襯底上的低溫AlN 膜的膜厚為 0. 5nm、lnm、aim、3nm、5nm、10nm、15nm、20nm、 50nm、100nm、200nm。圖7表示生長(zhǎng)于這些AlN膜上的厚度為3 μ m的高溫GaN外延膜的表面(剝離、平坦性)及結(jié)晶質(zhì)量(XRD的半峰寬)。圖7中，AlN膜厚單位為納米。對(duì)于厚度 0. 5nm的低溫AlN膜而言，高溫GaN外延膜在整個(gè)面發(fā)生剝離。對(duì)于厚度2nm IOOnm的低溫AlN膜而言，高溫GaN外延膜無(wú)剝離，GaN表面也平坦。在這些AlN膜厚范圍內(nèi)，高溫GaN 外延膜在結(jié)晶性和表面平坦性的任意一個(gè)性質(zhì)上均顯示出與藍(lán)寶石襯底上的η型GaN膜完全同等的質(zhì)量。另外，在制作LED結(jié)構(gòu)的外延層疊等器件時(shí)，氧化鎵襯底上的LED結(jié)構(gòu)顯示出與藍(lán)寶石襯底上的LED結(jié)構(gòu)大致相同的發(fā)光特性。GaN外延膜的表面形態(tài)顯示出良好的平坦性。厚度150nm的低溫AlN膜上產(chǎn)生了表面粗糙。
當(dāng)在氧化鎵襯底上不生長(zhǎng)低溫AlN膜而直接生長(zhǎng)低溫GaN膜時(shí)，高溫GaN外延膜顯示出圖8所示的外觀。圖8所示的比例尺表示10 μ m。因此，低溫GaN膜未使高溫GaN外延膜顯示出平坦性。(實(shí)施例2)準(zhǔn)備若干個(gè)氧化鎵襯底。這些氧化鎵襯底具有包含(100)面的主面。向生長(zhǎng)爐內(nèi)供給NH3、TMG、TMA和SiH4,通過(guò)MOVPE法在各種溫度下在氧化鎵襯底上生長(zhǎng)低溫AlN緩沖層。低溫AlN緩沖層的膜厚為lOnm。之后，在攝氏1150度的襯底溫度下，在低溫AlN緩沖層上生長(zhǎng)厚度為3μπι的高溫GaN外延膜。通過(guò)X射線衍射法測(cè)定GaN外延膜。另外，GaN 外延膜的表面形態(tài)顯示出良好的平坦性。氧化鎵襯底上的低溫AlN膜的成膜溫度為攝氏350度、攝氏400度、攝氏450度、 攝氏500度、攝氏550度、攝氏600度、攝氏650度、攝氏700度、攝氏800度、攝氏850度。
圖9表示生長(zhǎng)于這些AlN膜上的厚度為3μπι的高溫GaN外延膜的表面(剝離、平坦性)及結(jié)晶質(zhì)量(XRD的半峰寬)。圖9中，生長(zhǎng)溫度的單位為攝氏。對(duì)于成膜溫度350度的低溫 AlN膜而言，高溫GaN外延膜在整個(gè)面發(fā)生剝離。對(duì)于攝氏400度 低于攝氏850度的成膜溫度的低溫AlN膜而言，高溫GaN外延膜無(wú)剝離，GaN表面也平坦。在這些AlN膜厚的溫度范圍內(nèi)，高溫GaN外延膜在結(jié)晶性和表面平坦性的任意一個(gè)性質(zhì)上均顯示出與藍(lán)寶石襯底上的η型GaN膜完全同等的質(zhì)量。另外，在制作LED結(jié)構(gòu)的外延層疊等器件時(shí)，氧化鎵襯底上的LED結(jié)構(gòu)顯示出與藍(lán)寶石襯底上的LED結(jié)構(gòu)大致相同的發(fā)光特性。在GaN外延膜的表面出現(xiàn)了 GaN的(OOOl)面。對(duì)于成膜溫度850度的低溫AlN膜而言，高溫GaN外延膜的表面產(chǎn)生粗糙。在實(shí)施例1和實(shí)施例2中，使用低溫AlN膜作為緩沖層。但是，根據(jù)本發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)，也可使用低溫AlGaN作為緩沖層。另外，低溫AlGaN顯示出與低溫AlN膜相同的效果。 低溫AlGaN膜的情況下，Al摩爾分?jǐn)?shù)越高，越容易獲得平坦的外延層(例如c面GaN表面)。接著，說(shuō)明電子器件及用于該器件的外延晶片的制作方法。除LED這樣的發(fā)光器件以外，本實(shí)施方式的外延晶片也可提供用于肖特基二極管、pn結(jié)二極管、晶體管等的氮化鎵基半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)。當(dāng)半導(dǎo)體器件為肖特基二極管時(shí)，在圖1所示的步驟S112中，在外延晶片^1上形成多個(gè)電極。參考圖10(a)，在步驟S113中，在外延晶片Esh的外延層主面1 上形成第一電極31a。第一電極31a例如為肖特基電極，肖特基電極例如可包含Au等。第一電極31a 與外延層形成肖特基結(jié)33a。在步驟S114中，在外延晶片Esh內(nèi)的導(dǎo)電性的氧化鎵襯底背面 lib上形成第二電極31b。第二電極31b例如為歐姆電極。通過(guò)步驟SlOl S114，制作圖 10(a)所示的氮化鎵基半導(dǎo)體器件及襯底產(chǎn)品PSH。該氮化鎵基半導(dǎo)體器件為肖特基結(jié)二極管。當(dāng)半導(dǎo)體器件為pn結(jié)二極管時(shí)，參考圖10(b)，在外延膜15上通過(guò)MOVPE法生長(zhǎng)另一外延膜35。外延膜15顯示非摻雜或η型導(dǎo)電性，且可包含η型GaN、η型AWaN這樣的氮化鎵基半導(dǎo)體。外延膜35的導(dǎo)電性與外延膜15的導(dǎo)電性相反。外延膜35包含氮化鎵基半導(dǎo)體，例如可包含ρ型GaN、ρ型AWaN等。外延層35與外延層15形成pn結(jié)33b。在圖1所示的步驟S112中，在外延晶片Epn上形成多個(gè)電極。參考圖10(b)，在步驟S113中，在外延晶片Epn的外延層主面23a上形成第一電極31c。第一電極31c例如為P型歐姆電極。在步驟S114中，在外延晶片Epn的導(dǎo)電性的氧化鎵襯底背面lib上形成第二電極31b。通過(guò)步驟SlOl S114，制作圖10(b)所示的氮化鎵基半導(dǎo)體器件及襯底產(chǎn)品 PPN。該氮化鎵基半導(dǎo)體器件為pn結(jié)二極管。以上說(shuō)明了肖特基結(jié)二極管及pn結(jié)二極管這樣的垂直型半導(dǎo)體器件，但垂直型半導(dǎo)體器件并不限定于這些，也可為可用作功率器件的垂直型場(chǎng)效應(yīng)晶體管等三端子器件。當(dāng)?shù)壔雽?dǎo)體層15的載流子濃度為3 X IO16CnT3以下時(shí)，可在氧化鎵襯底上制作可用作功率器件的Pn結(jié)二極管和肖特基二極管。另外，由于緩沖層13包含Alx(;ai_xN，因此緩沖層13的厚度可為IOOnm以下。在優(yōu)選實(shí)施方式中對(duì)本發(fā)明的原理進(jìn)行了圖示說(shuō)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可在不脫離其原理的范圍內(nèi)對(duì)配置及細(xì)節(jié)加以變更。本發(fā)明并不限定于本實(shí)施方式中所公開的預(yù)定構(gòu)成。因此，請(qǐng)求保護(hù)權(quán)利要求書請(qǐng)求的范圍及根據(jù)其精神范圍而得到的所有修正及變更。
權(quán)利要求
1.一種外延晶片的形成方法，其特征在于， 包括如下步驟將氧化鎵襯底配置于生長(zhǎng)爐內(nèi)；向所述生長(zhǎng)爐內(nèi)供給氮?dú)馐顾鲅趸壱r底暴露于氮?dú)鈿夥罩械耐瑫r(shí)，變更所述氧化鎵襯底的襯底溫度；在所述襯底溫度達(dá)到第一成膜溫度后，向所述生長(zhǎng)爐內(nèi)供給氮?dú)獾耐瑫r(shí)，在所述第一成膜溫度下形成包含Alx(}ai_xN(01)的緩沖層；和在所述生長(zhǎng)爐內(nèi)，在所述緩沖層上在第二成膜溫度下生長(zhǎng)氮化鎵基半導(dǎo)體外延層；且所述第一成膜溫度為攝氏550度以上，在所述緩沖層的生長(zhǎng)過(guò)程中，開始向所述生長(zhǎng)爐內(nèi)供給氫氣。
2.如權(quán)利要求1所述的外延晶片的形成方法，其特征在于，所述緩沖層的厚度為2nm以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的外延晶片的形成方法，其特征在于，在所述緩沖層的成膜期間，停止向所述生長(zhǎng)爐內(nèi)供給氮?dú)狻?br> 4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的外延晶片的形成方法，其特征在于， 用于生長(zhǎng)所述緩沖層的氮?dú)庠习琋H3,用于生長(zhǎng)所述緩沖層的III族原料包含有機(jī)金屬化合物。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的外延晶片的形成方法，其特征在于，所述緩沖層的厚度為IOOnm以下。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的外延晶片的形成方法，其特征在于，在變更所述氧化鎵襯底的襯底溫度的所述步驟中，最高溫度為攝氏550度以上且為所述第一成膜溫度以下，變更所述氧化鎵襯底的襯底溫度的所述步驟包括如下步驟在氮?dú)鈿夥罩?，將所述襯底溫度變更為所述第一成膜溫度以下且攝氏550度以上的預(yù)處理溫度；和在所述襯底溫度達(dá)到所述預(yù)處理溫度后，維持所述襯底溫度的同時(shí)，將所述氧化鎵襯底在所述氮?dú)鈿夥罩蟹胖妙A(yù)定的期間。
7.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的外延晶片的形成方法，其特征在于， 變更所述氧化鎵襯底的襯底溫度的所述步驟包括如下步驟在氮?dú)鈿夥罩?，將所述襯底溫度變更為攝氏750度以上的預(yù)處理溫度， 在所述襯底溫度達(dá)到所述預(yù)處理溫度后，維持所述襯底溫度為攝氏750度以上的溫度的同時(shí)，將所述氧化鎵襯底在所述氮?dú)鈿夥罩蟹胖妙A(yù)定的期間，和經(jīng)過(guò)所述預(yù)定的期間后，將所述襯底溫度變更為所述第一成膜溫度；且所述第一成膜溫度低于攝氏750度。
8.如權(quán)利要求6或7所述的外延晶片的形成方法，其特征在于，所述預(yù)處理溫度低于攝氏850度。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的外延晶片的形成方法，其特征在于，所述氧化鎵襯底的主面為(100)面。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的外延晶片的形成方法，其特征在于，所述緩沖層包含 Alxfeih^O. 5 ≤χ < 1)。
11.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的外延晶片的形成方法，其特征在于，所述緩沖層包含A1N。
12.—種半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于， 包括如下步驟將氧化鎵襯底配置于生長(zhǎng)爐內(nèi)；將所述氧化鎵襯底配置于所述生長(zhǎng)爐內(nèi)后，向所述生長(zhǎng)爐內(nèi)供給氮?dú)馐顾鲅趸壱r底暴露于氮?dú)鈿夥罩械耐瑫r(shí)，變更所述氧化鎵襯底的襯底溫度；在所述襯底溫度達(dá)到緩沖成膜溫度后，向所述生長(zhǎng)爐內(nèi)供給氮?dú)獾耐瑫r(shí)，在所述緩沖成膜溫度下形成包含Alx(}ai_xN(01)的緩沖層；和在所述生長(zhǎng)爐內(nèi)，在所述緩沖層上形成氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域；且所述成膜溫度為攝氏550度以上，在所述緩沖層的生長(zhǎng)過(guò)程中，開始向所述生長(zhǎng)爐內(nèi)供給氫氣。
13.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述緩沖層的厚度為 2nm以上。
14.如權(quán)利要求12或13所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，在所述緩沖層的成膜期間，停止向所述生長(zhǎng)爐內(nèi)供給氮?dú)狻?br> 15.如權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述緩沖層的厚度為IOOnm以下。
16.如權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域包含第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層和有源層，所述第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層、所述有源層和所述第二導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層依次排列在所述緩沖層的主面上，所述有源層設(shè)置在所述第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層與第二導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層之間，所述半導(dǎo)體器件包含半導(dǎo)體發(fā)光器件。
17.如權(quán)利要求15或16所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于， 還包括如下步驟在所述氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域上形成第一電極，并且在所述氧化鎵襯底的背面上形成第二電極；且所述氧化鎵襯底具有導(dǎo)電性。
18.如權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域包含第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層，所述第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層與所述第二導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層形成pn結(jié)； 該方法還包括如下步驟在所述第二導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層上形成第一電極，并且在所述氧化鎵襯底的背面上形成第二電極；且所述氧化鎵襯底具有導(dǎo)電性，所述半導(dǎo)體器件包含Pn結(jié)二極管。
19.如權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于， 所述氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域包含第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層；該方法還包括如下步驟在所述第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層上形成第一電極，并且在所述氧化鎵襯底的背面上形成第二電極；且所述第一電極與所述第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層形成肖特基結(jié)， 所述氧化鎵襯底具有導(dǎo)電性， 所述半導(dǎo)體器件包含肖特基二極管。
20.如權(quán)利要求18或19所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層的載流子濃度為3X IO16cnT3以下。
全文摘要
本發(fā)明提供可在氧化鎵區(qū)域上淀積結(jié)晶質(zhì)量良好的氮化鎵基半導(dǎo)體的外延晶片的形成方法。在步驟S107中，生長(zhǎng)AlN緩沖層(13)。在步驟S108中，在時(shí)刻t5，除氮?dú)庖酝猓€向生長(zhǎng)爐(10)內(nèi)供給含有氫氣、三甲基鋁和氨氣的原料氣體G1，在主面(11a)上生長(zhǎng)AlN緩沖層(13)。AlN緩沖層(13)被稱作所謂的低溫緩沖層。緩沖層(13)的成膜開始后，在步驟S109中，在時(shí)刻t6開始供給氫氣(H2)。在時(shí)刻t6，向生長(zhǎng)爐(10)內(nèi)供給H2、N2、TMA和NH3。在時(shí)刻t6～t7之間增加氫氣的供給量，在時(shí)刻t7停止增加氫氣而供給一定量的氫氣。在時(shí)刻t7，向生長(zhǎng)爐(10)內(nèi)供給H2、TMA和NH3。
文檔編號(hào)C23C16/34GK102326231SQ20108000869
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月19日
發(fā)明者中幡英章, 元木健作, 橋本信, 秋田勝史, 藤原伸介 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社, 株式會(huì)社光波