氣相生長裝置及氮化物半導體發(fā)光元件的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種氣相生長裝置及氮化物半導體發(fā)光元件的制造方法。該氣相生長裝置具有：用來在基板上形成膜的反應室；設置于反應室的內(nèi)部，并且用來保持基板的基板保持部；頂板，其設置在被基板保持部保持的基板和與基板相向的反應室的內(nèi)壁面之間，用來向基板上輸送提供到反應室內(nèi)部的原料氣體；溫度控制部，其通過控制在與頂板相向的反應室的內(nèi)壁面與頂板之間流動的第一氣體的流量，將在基板上形成膜時的頂板的溫度保持為一定。
【專利說明】氣相生長裝置及氮化物半導體發(fā)光元件的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣相生長裝置及氮化物半導體發(fā)光元件的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]利用GaN、AIN、InN或它們的混晶所代表的氮化物半導體材料制造藍色發(fā)光半導體元件(以下記為“LED”，LED是Light Emitting Diode:發(fā)光二極管的縮略語)。上述的LED已經(jīng)作為用于液晶電視的LED背光的光源或用于LED照明的光源而被實用化，是預計未來具有更多需求的設備。特別是因為在作為用于照明的光源而被使用的LED中需要大量的LED芯片，所以，為了進一步普及應用，需要進一步降低成本。[0003]但是，LED的制造成品率卻并不高，制造成品率低是導致成本高的主要原因之一。因此，要求提高LED的制造成品率。例如在日本特開2001-23902號公報及日本特開2006-173346號公報等中已公開以提高LED制造成品率為目的的半導體晶體的生長方法。
[0004]即使在采用日本特開2001-23902號公報及日本特開2006-173346號公報所述的技術(shù)的情況下，有時也難以謀求氮化物半導體發(fā)光元件的制造成品率的提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是鑒于上述問題點而提出的，其目的在于提出能夠提供具有良好制造成品率的氮化物半導體發(fā)光元件的制造方法的氣相生長裝置、以及具有良好制造成品率的氮化物半導體發(fā)光元件的制造方法。
[0006]本發(fā)明的氣相生長裝置具有:用來在基板上形成膜的反應室；設置于反應室的內(nèi)部，用來保持基板的基板保持部；頂板，其設置在被基板保持部保持的基板和與基板相向的反應室的內(nèi)壁面之間，用來向基板上輸送提供給反應室內(nèi)部的原料氣體；溫度控制部，其通過控制在與頂板相向的反應室的內(nèi)壁面與頂板之間流動的第一氣體的流量(以下有時記為“第一氣體流量”)，將在基板上形成膜時(以下有時記為“成膜時”)的頂板的溫度保持為一定。
[0007]在此，所謂的“控制…第一氣體的流量”例如表示根據(jù)頂板的溫度增加或減少第一氣體的流量。
[0008]而且，所謂的“在基板上形成膜時”表示從膜的生長開始至該膜的生長結(jié)束。在基板上形成兩層以上膜的情況下，“在基板上形成膜時”有時表示從特定的膜的生長開始至該膜的生長結(jié)束，有時表示從最靠近基板側(cè)的膜的生長開始至設置于最遠離基板的位置上的膜的生長結(jié)束。
[0009]優(yōu)選在反應室形成用來向反應室的內(nèi)部供給原料氣體的原料氣體供給口、以及用來向反應室外部排出反應室內(nèi)部的氣體的排氣口?；灞３植績?yōu)選為能夠旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選在相對于基板保持部、與頂板相反的一側(cè)設置用來加熱基板的加熱裝置。
[0010]本發(fā)明的氮化物半導體發(fā)光元件的制造方法優(yōu)選包括利用本發(fā)明的氣相生長裝置，在基板上形成氮化物半導體層的工序。[0011]溫度控制部優(yōu)選為在形成氮化物半導體層的工序中，當基板保持部的溫度降低時減少第一氣體的流量，當基板保持板的溫度升高時增加第一氣體的流量。
[0012]溫度控制部優(yōu)選為在形成氮化物半導體層的工序中，將頂板的溫度保持在550°C以上或250°C以下。
[0013]形成氮化物半導體層的工序優(yōu)選包括:在基板上形成η型氮化物半導體層的工序、在η型氮化物半導體層上形成活性層的工序、在活性層上形成P型氮化物半導體層的工序。
[0014]優(yōu)選在形成η型氮化物半導體層的工序及形成P型氮化物半導體層的工序中的至少一個工序中，溫度控制部將頂板的溫度保持在550°C以上，優(yōu)選在形成活性層的工序中將頂板的溫度保持在250°C以下。
[0015]優(yōu)選在基板的溫度從η型氮化物半導體層的生長溫度達到活性層的生長溫度之前、以及基板的溫度從活性層的生長溫度達到P型氮化物半導體層的生長溫度之前的至少一個過程中，溫度控制部使頂板的溫度以1.5°c /秒以下的速度變化。在此，所謂的“使頂板的溫度…變化”表示使頂板的溫度升高或降低。
[0016]優(yōu)選在基板的溫度達到η型氮化物半導體層的生長溫度之前，溫度控制部使頂板的溫度以1.(TC /秒以下的速度升高。
[0017]本發(fā)明上述以及其他的目的、特征、方面及優(yōu)點將通過下面的基于附圖的詳細說明變得更為清楚。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是表示現(xiàn)有MOCVD裝置結(jié)構(gòu)的一例剖面圖；
[0019]圖2是表示相對現(xiàn)有氮化物半導體層的生長時間，基板溫度、頂板溫度以及吹掃氣體流量的各種變化的一例的曲線圖；
[0020]圖3是表示氮化物半導體發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的一例剖面圖；
[0021]圖4是表示由表面檢查裝置所測量的每個晶片的凹坑數(shù)與由晶片測試機所測量的次品率(％)的關(guān)系的曲線圖；
[0022]圖5是表示本發(fā)明的氣相生長裝置結(jié)構(gòu)的一例剖面圖；
[0023]圖6是表示頂板的溫度與氮化物半導體發(fā)光元件的制造成品率的關(guān)系的曲線圖；
[0024]圖7是表示η型氮化物半導體層及P型氮化物半導體層生長時的頂板溫度和活性層生長時的頂板溫度之間的溫度差與氮化物半導體發(fā)光元件的制造成品率的關(guān)系的曲線圖；
[0025]圖8是表示相對于本發(fā)明的氮化物半導體層生長時間，基板溫度、頂板溫度及第一氣體流量的各種變化的一例的曲線圖。
【具體實施方式】
[0026]下面，在完成本發(fā)明時，在說明本發(fā)明的
【發(fā)明者】們所檢討的事項后，說明本發(fā)明的氣相生長裝置及氮化物半導體層的制造方法。
[0027]為了形成由氮化物類II1-V族化合物半導體材料形成的發(fā)光元件的發(fā)光層，通常使用 MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition:金屬有機化學氣相沉積)法。在MOCVD法中，具有含有III族元素的有機金屬原料(例如三甲基鎵(TMG (Tr1-MethylGalIium))或三甲基銦(TMI (Tr1-Methyl Indium)))的原料氣體與具有含有V族元素的原料(例如氨(NH3))的原料氣體被導入反應室的內(nèi)部，在已加熱的基板(例如由藍寶石晶體、SiC晶體或GaN晶體形成的基板)附近進行熱分解。由此，在基板的上表面上形成由II1-V族化合物半導體晶體形成的薄膜。這種利用該MOCVD法、為形成晶膜而使用的氣相生長裝置稱為MOCVD裝置。
[0028]圖1是表示現(xiàn)有的MOCVD裝置結(jié)構(gòu)一例的剖面圖。在反應室110中插入氣體導入管111，在反應室110的下方設置具有旋轉(zhuǎn)機構(gòu)121的基座120，在只離開基座120 —定距離的位置設置頂板113。從形成于氣體導入管111的原料氣體供給口 Illa向反應室110的內(nèi)部導入作為形成于基板124上表面上的膜的原料的原料氣體，該原料氣體面向排氣口 112在基座120與頂板113之間流動。此時，因為在反應室110的內(nèi)部設有頂板113，能夠有效地向基板124上表面上引導所以原料氣體114。在氣體導入管111上也形成與原料氣體供給口 Illa不同的吹掃氣體供給口 111b，從吹掃氣體供給口 Illb導入用于防止反應產(chǎn)物附著于反應室110內(nèi)壁的吹掃氣體115。吹掃氣體115向頂板113的上側(cè)流動，從排氣口 112排出。
[0029]在基座120上進而設有用來保持基板124的基板保持部123。在基座120的下方設有加熱部件即加熱裝置 122，由此，能夠加熱基板124，使希望的晶膜處于最佳反應狀態(tài)。在此，作為加熱部件即加熱裝置122的加熱方式，通常采用:通過電阻加熱方式使加熱裝置122自身發(fā)熱，由此加熱基座120、基板保持部123以及基板124的方式；或者通過由高頻線圈構(gòu)成加熱裝置122，對基座120與基板保持部123進行高頻感應加熱，從而加熱基板124的方式等。
[0030]通過控制基座120的溫度來控制基板124的溫度。具體地說，在基座120的下方設有熱電偶126，通過熱電偶126控制基座120的溫度?；?20的溫度通過高溫計132進行監(jiān)測，該高溫計132配置在形成于溫度觀測孔130上方的視口 131上。另外，溫度觀測孔130是為了觀測基板124的溫度而在頂板113上所形成的孔。
[0031]在圖1所示的反應室110中，從原料氣體供給口 Illa導入的原料氣體114在基板124附近被熱分解，由此，在基板124上表面上形成由晶體構(gòu)成的薄膜。對薄膜形成不起作用的原料氣體從排氣口 112向反應室110外排出。然而，對薄膜形成不起作用的原料氣體的一部分未向反應室110外排出，而是附著在基座120的表面、頂板113的表面、排氣口 112的周緣、以及基板保持部123的表面等，形成低級的反應產(chǎn)物。
[0032]圖2是表示利用現(xiàn)有的MOCVD法、在制造圖3所示的氮化物半導體發(fā)光元件的情況下、相對于生長時間的基板溫度(基座的溫度)、頂板溫度以及吹掃氣體流量的各種變化的曲線圖。在圖2中，L21表示基座的溫度變化，L22表示頂板的溫度變化，L23表示吹掃氣體流量的變化。圖3是表示氮化物半導體發(fā)光元件結(jié)構(gòu)一例的剖面圖。在下面，利用圖2，表示圖3所示的氮化物半導體發(fā)光元件的制造方法的一例。
[0033]首先，在工序201中，使事先形成厚度為7μπι的GaN層(未圖示)的基板31的溫度升高至1050°C。
[0034]接著，在工序202中，在基板31的上表面上使Si摻雜η型GaN層32生長。在工序202中，將基板31的溫度保持在1050°C。[0035]接著，在工序203中，將基板31的溫度降低至800°C。
[0036]然后，在工序204中，在Si摻雜η型GaN層32的上表面上使由InGaN層與GaN層形成的多量子阱發(fā)光層(活性層)33生長。在工序204中，將基板31的溫度保持在800°C。
[0037]接著，在工序205中，將基板31的溫度升高至1030°C。
[0038]然后，在工序206中，在多量子阱發(fā)光層33的上表面上依次使Mg摻雜p型AlGaN層34及Mg摻雜P型GaN層35生長。
[0039]之后，在工序207中，將基板31的溫度降低至室溫。這樣，可以得到在基板31的上表面上使Si摻雜η型GaN層32、多量子阱發(fā)光層33、Mg摻雜p型AlGaN層34以及Mg摻雜P型GaN層35依次生長的晶片。
[0040]在上述工序201-207中，因為未改變吹掃氣體115的流量(L23)，所以頂板113的溫度隨著基座120的溫度變化而變化(L22)。
[0041]接著，通過光刻法與干式蝕刻法，對所得到的晶片的生長層的一部分進行蝕刻，直至露出Si摻雜η型GaN層32的表面。
[0042]然后，在通過蝕刻露出的Si摻雜η型GaN層32的表面形成η型電極36，在Mg摻雜P型GaN層35的表面形成P型透光性電極37及ρ型電極38。η型電極36、ρ型透光性電極37以及ρ型電極38優(yōu)選通過蒸鍍形成。之后，只要將晶片分割成芯片，由樹脂進行密封，就能夠得到氮化物半導體發(fā)光元件。
[0043]本發(fā)明的
【發(fā)明者】們按照上述方法制造多個晶片，將所得到的晶片分割為芯片，由樹脂進行密封。然后，對所得到的氮化物半導體發(fā)光元件進行性能評估，求得每個晶片的良品率。這樣，可知每個晶片的成品率不均勻地分布在70-90%之間。而且，在對每個外延生長過程求得良品率的情況下，也可知其良品率分布不均。
[0044]為了調(diào)查每個晶片或每個外延生長的良品率分布不均的原因，本發(fā)明的
【發(fā)明者】們利用表面檢查裝置調(diào)查了各晶片的缺陷數(shù)及缺陷的種類。圖4是表示由表面檢查裝置所測定的每個晶片的凹坑數(shù)與由晶片測試機所測量的次品率的關(guān)系的曲線圖。在此，凹坑表示面積為ΙΟΟΟμ--2左右的缺陷。根據(jù)圖4可知凹坑數(shù)與次品率成正比。進而，由透射電子顯微鏡(TEM (Transmission Electron Microscope))分析這些缺陷部分的截面的結(jié)果為,在基板31與Si摻雜η型GaN層32的界面、Si摻雜η型GaN層32與多量子阱發(fā)光層33的界面、以及多量子阱發(fā)光層33與Mg摻雜ρ型AlGaN層34的界面上確認存在因粉塵導致的缺陷。即，已知:導致氮化物半導體發(fā)光元件的制造成品率惡化的原因為粉塵，而且導致制造成品率惡化的粉塵是在工序201之前、工序201、工序203、以及工序205等中產(chǎn)生的。即可以認為粉塵產(chǎn)生于改變生長溫度時或向MOCVD裝置中更換基板時(以下有時記為“更換基板時”)等。
[0045]粉塵是附著在基座120的表面、頂板113的表面、排氣口 112的周緣、以及基板保持部123的表面等的低級反應產(chǎn)物在氮化物半導體層的生長過程中或基板更換時等脫落而在反應室110的內(nèi)部飛散的物體。該粉塵因落至基板的上表面上而出現(xiàn)成膜次品，所以可以認為會導致氮化物半導體發(fā)光元件制造成品率的惡化。另外，因為落至基板上表面上的粉塵的表面積為IOOOym2左右，所以難以目視確認粉塵。據(jù)此，為了提高氮化物半導體發(fā)光元件的制造成品率，需要防止產(chǎn)生不可目視的粉塵。
[0046]本發(fā)明的
【發(fā)明者】 們?yōu)榱朔乐巩a(chǎn)生粉塵，在每次成膜時，對基座120的表面、頂板113的表面、排氣口 112的周緣以及基板保持部123的表面逐個除去附著的反應產(chǎn)物，即有意識地使粉塵產(chǎn)生。然后利用表面檢查裝置，調(diào)查基板的上表面及形成于基板的膜的表面等上的缺陷數(shù)(以下有時簡單地記為“缺陷數(shù)”)的增減。其結(jié)果為，即使對基座120的表面及基板保持部123的表面進行清掃(除去反應產(chǎn)物)，也幾乎看不到缺陷數(shù)的增減。因此，可以認為，從基座120的表面及基板保持部123的表面脫落的粉塵對氮化物半導體發(fā)光元件制造成品率的影響較小。
[0047]接著，如果對排氣口 112的周緣進行反應產(chǎn)物的清掃，則在清掃前后可以看到缺陷數(shù)的增減。因此，可以認為從排氣口 112的周緣脫落的粉塵對氮化物半導體發(fā)光元件的制造成品率的影響不小。但是，清掃排氣口 112周緣的必要性較小。為此，可以認為，只要不積極地對排氣口 112的周緣進行反應產(chǎn)物的清掃，粉塵從排氣口 112周緣脫落的可能性極低。因此，可以說從排氣口 112周緣脫落的粉塵對氮化物半導體發(fā)光元件制造成品率的實際上的影響較小。
[0048]但是，如果對頂板113的表面進行反應產(chǎn)物的清掃，則在清掃前后缺陷數(shù)發(fā)生較大的變化。根據(jù)該結(jié)果，本發(fā)明的
【發(fā)明者】們認為使氮化物半導體發(fā)光元件的制造成品率惡化的粉塵的主要產(chǎn)生源是附著在頂板113的表面的反應產(chǎn)物。于是，本發(fā)明的
【發(fā)明者】們?yōu)榱颂岣叩锇雽w發(fā)光元件的制造成品率，認為需要使反應產(chǎn)物難以從頂板113的表面脫落，從而完成本發(fā)明。下面針對本發(fā)明的氣相生長裝置及氮化物半導體發(fā)光元件的制造方法進行說明。
[0049]〈氣相生長裝置的結(jié)構(gòu)〉
[0050]圖5是表示本發(fā)明氣相生長裝置的一例結(jié)構(gòu)的剖面圖。另外，圖5中的虛線表示結(jié)構(gòu)部件相互電連接。
[0051]圖5所示的氣相生長裝置具有:反應室510、基板保持部523、頂板513、以及溫度控制部556。在反應室510中，在基板524上形成膜(未圖示)?；灞３植?23設置在反應室510內(nèi)部，用來保持基板524。頂板513設置在被基板保持部523所保持的基板524和與基板524相向的反應室510的內(nèi)壁面之間，向基板524的上表面輸送提供給反應室510內(nèi)部的原料氣體。溫度控制部556通過控制第一氣體515的流量，將成膜時的頂板513的溫度保持為一定。
[0052]在反應室510的下方優(yōu)選設置基座520。基板保持部523優(yōu)選設置在基座520，優(yōu)選基座520為通過具有旋轉(zhuǎn)機構(gòu)521而能夠旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。在相對于基板保持部523，與頂板513相反的一側(cè)優(yōu)選設置用來加熱基板524的加熱裝置522，由此，能夠加熱基板524，使希望的晶膜處于最佳反應狀態(tài)。在此，作為加熱裝置522的加熱方式的具體例，能夠舉出加熱裝置122的加熱方式的具體例。
[0053]優(yōu)選在反應室510中插入氣體導入管511，優(yōu)選在氣體導入管511上形成原料氣體供給口 511a與第一氣體供給口 511b。從第一氣體供給源555所提供的第一氣體515優(yōu)選從第一氣體供給口 511b向反應室510的內(nèi)部導入，并且優(yōu)選在與頂板513相對的反應室110的內(nèi)壁面與頂板513之間流動，并且從排氣口 512排出。從原料氣體供給源554所提供的原料氣體514優(yōu)選從原料氣體供給口 511a向反應室510的內(nèi)部導入，優(yōu)選向基座520與頂板513之間流動，并且從排氣口 512排出。
[0054]溫度控制部556優(yōu)選與用來監(jiān)測頂板513溫度的高溫計552電連接，優(yōu)選形成能夠接收由高溫計552所監(jiān)測的頂板513溫度的結(jié)構(gòu)。而且，溫度控制部556優(yōu)選與第一氣體供給源555電連接，優(yōu)選形成根據(jù)從高溫計552接收到的頂板513的溫度能夠控制第一氣體515的流量的結(jié)構(gòu)。在此，高溫計552為了觀測頂板513的溫度，優(yōu)選設置在形成于反應室510側(cè)壁的視口 551上。
[0055]基板524的溫度優(yōu)選通過控制基座520的溫度來進行控制，優(yōu)選在基座520的下方設置熱電偶526，并且優(yōu)選通過熱電偶526控制基座520的溫度?；?20的溫度優(yōu)選通過配置在形成于溫度觀測孔530上方的視口 531上的高溫計532進行監(jiān)測。另外，溫度觀測孔530是為了觀測基板524的溫度而形成在頂板513的孔。
[0056]在圖1所示的氣相生長裝置中，頂板113的溫度因為未被控制，所以會隨著基板124的溫度而發(fā)生變化。即如果基板124的溫度升高，則頂板113的溫度也升高，如果基板124的溫度降低，則頂板113的溫度也降低。因此，在頂板113與附著于頂板113的反應產(chǎn)物的熱膨脹系數(shù)不同的情況下，頂板113隨著頂板113的溫度升高而發(fā)生熱膨脹，隨著頂板113的溫度降低而發(fā)生熱收縮。而且，如果頂板113發(fā)生熱膨脹或熱收縮，則導致反應產(chǎn)物從頂板113的表面脫落。
[0057]但是，在圖5所示的氣相生長裝置中，將頂板513的溫度在成膜時保持為一定。由此，能夠抑制成膜時頂板513的熱膨脹及熱收縮，所以能夠防止附著在頂板513上的反應產(chǎn)物從頂板513的表面脫落。因此，只要利用圖5所示的氣相生長裝置制造氮化物半導體發(fā)光元件，就能夠防止在基板與膜的界面上產(chǎn)生因粉塵導致的缺陷。例如，如果利用圖5所示的氣相生長裝置制造由η型氮化物半導體層、活性層、以及ρ型氮化物半導體層形成的氮化物半導體元件，則能夠防止在基板與η型氮化物半導體層的界面、η型氮化物半導體層與活性層的界面、以及活性 層與P型氮化物半導體層的界面等上產(chǎn)生因粉塵導致的缺陷。因此，能夠制造出制造成品率良好的氮化物半導體發(fā)光元件。
[0058]所謂的“將頂板513的溫度在成膜時保持為一定”表示將成膜時的頂板513的溫度差保持在150°C以下。成膜時的頂板513的溫度差優(yōu)選通過溫度控制部556保持在100°C以下，進而優(yōu)選保持為0°C。因為成膜時的頂板513的溫度差越小越能夠?qū)㈨敯?13的熱膨脹量或頂板513的熱收縮量抑制得較小，所以能夠防止附著在頂板513的反應產(chǎn)物從頂板513的表面脫落，從而提高氮化物半導體發(fā)光元件的制造成品率。
[0059]另一方面，如果成膜時的頂板的溫度差超過150°C，則因為不能將頂板的熱膨脹量或頂板的熱收縮量控制得較小，所以附著在頂板的反應產(chǎn)物易于從頂板的表面脫落。不但如此，而且如果成膜時的頂板的溫度差超過150°C，則因為頂板的溫度低，所以導致附著在頂板表面的反應產(chǎn)物的結(jié)晶性降低，據(jù)此，反應產(chǎn)物也易于從頂板的表面脫落。
[0060]為了將成膜時頂板513的溫度保持為一定，溫度控制部556優(yōu)選根據(jù)頂板513的溫度控制第一氣體515的流量。具體地說，因為可以認為在降低了基板524的溫度(實際上為基板保持部523的溫度)時，頂板513的溫度也隨著基板524的溫度降低而降低，所以優(yōu)選減少第一氣體515的流量。而且，因為可以認為在升高了基板524的溫度時，頂板513的溫度也隨著基板524的溫度升高而升高，所以優(yōu)選增加第一氣體515的流量。由此，易于在成膜時將頂板513的溫度保持為一定。因此，進一步防止因粉塵而產(chǎn)生缺陷，所以能夠進一步提高氮化物半導體發(fā)光元件的制造成品率。
[0061]第一氣體只要是不對氮化物半導體層的生長產(chǎn)生惡劣影響的氣體即可，不進行限制，例如，可以是H2氣體、N2氣體或NH3氣體等，也可以是混合了 H2氣體、N2氣體及NH3氣體中的兩種以上氣體的混合氣體。但是，如果使用H2氣體作為第一氣體，則能夠如所希望的那樣控制頂板513的溫度。因此，第一氣體優(yōu)選為H2氣體。
[0062]第一氣體515的流量優(yōu)選根據(jù)由與頂板513相向的反應室510的側(cè)壁和頂板513所夾著的區(qū)域的體積或第一氣體515的種類等確定，不限于后述的實施例所述的數(shù)值。而且，在基板524的溫度發(fā)生變化時，第一氣體515的流量優(yōu)選根據(jù)基板524的溫度變化量來確定，第一氣體515的流量變化量優(yōu)選為變化前的流量的±10%，進而優(yōu)選為變化前的流量的 ±5%。
[0063]溫度控制部556優(yōu)選在成膜時通過控制第一氣體515的流量，將頂板513的溫度保持在550°C以上，進而優(yōu)選將頂板513的溫度保持在600°C以上。具體地說，溫度控制部556優(yōu)選使第一氣體515的流量為0.4slm以上、5.0slm以下,進而優(yōu)選為0.4slm以上、
3.0slm 以下。
[0064]如果頂板513的溫度不足550°C，則附著在頂板513表面的反應產(chǎn)物易于形成針狀晶體。因此，頂板513不但隨著頂板513的溫度變化發(fā)生熱膨脹及熱收縮，而且氣體(不只是第一氣體也包括原料氣體)向反應室510的供給量即使只發(fā)生少許變化，反應產(chǎn)物也易于從頂板513的表面脫落。 但是，如果頂板513的溫度為550°C以上,則附著在頂板513表面的反應產(chǎn)物難以形成針狀晶體，如果頂板513的溫度為600°C以上，則能夠抑制附著在頂板513表面的反應產(chǎn)物形成針狀晶體。因此，能夠進一步防止反應產(chǎn)物從頂板513的表面脫落，所以能夠進一步提高氮化物半導體發(fā)光元件的制造成品率。
[0065]溫度控制部556優(yōu)選在成膜時通過控制第一氣體515的流量，將頂板513的溫度保持在250°C以下，進而優(yōu)選將頂板513的溫度保持在200°C以下。具體地說，溫度控制部556優(yōu)選使第一氣體515的流量為5.0slm以上、25.0slm以下，進而優(yōu)選為7.0slm以上、25.0slm 以下。
[0066]如果頂板513的溫度為250°C以下，則在頂板513的表面難以附著反應產(chǎn)物。本發(fā)明的
【發(fā)明者】們已經(jīng)確認，如果頂板513的溫度為250°C以下，則頂板513的表面各處僅僅是臟得發(fā)黑，如果頂板513的溫度為200°C以下，則在頂板513的表面幾乎未附著反應產(chǎn)物。如果在成膜時將頂板513的溫度保持在250°C以下，則能夠防止反應產(chǎn)物附著在頂板513的表面，所以能夠阻止反應產(chǎn)物從頂板513的表面脫落。因此能夠進一步提高氮化物半導體發(fā)光元件的制造成品率。
[0067]本發(fā)明的
【發(fā)明者】們在成膜時改變頂板513的溫度，來求出氮化物半導體發(fā)光元件的制造成品率，其結(jié)果如圖6所示。根據(jù)圖6可知，如果在成膜時頂板513的溫度低于550°C，則制造成品率分布不均，在成膜時頂板513的溫度為350°C-500°C時，制造成品率不均勻地分布在70%-90%之間，變得不穩(wěn)定。成膜時頂板513的溫度以300°C為界，制造成品率開始恢復，如果在成膜時頂板513的溫度為250°C以下，則制造成品率穩(wěn)定在95%左右。
[0068]下面，利用圖5所示的氣相生長裝置，以在基板的上表面上依次形成η型氮化物半導體層、活性層、以及P型氮化物半導體層的情況為例，進一步具體地說明溫度控制部556所進行的控制。溫度控制部556優(yōu)選在形成η型氮化物半導體層及ρ型氮化物半導體層中的至少一層時，將頂板513的溫度保持在550°C以上，優(yōu)選在形成活性層時將頂板513的溫度保持在250°C以下。具體地說，在形成η型氮化物半導體層及ρ型氮化物半導體中的至少一層時，溫度控制部556優(yōu)選使第一氣體515的流量為0.4slm以上、5.0slm以下,進而優(yōu)選為0.4slm以上、3.0slm以下。在形成活性層時，溫度控制部556優(yōu)選使第一氣體515的流量為5.0slm以上、25.0slm以下，進而優(yōu)選為7.0slm以上、25.0slm以下。由此，在形成η型氮化物半導體層及P型氮化物半導體層的至少一層時，能夠防止反應產(chǎn)物從頂板513的表面脫落，在形成活性層時，能夠防止反應產(chǎn)物附著在頂板513的表面。因此，能夠進一步提高氮化物半導體發(fā)光元件的制造成品率。
[0069]本發(fā)明的
【發(fā)明者】們改變η型氮化物半導體層及ρ型氮化物半導體層生長時的頂板513的溫度與活性層生長時的頂板513的溫度之差(以下有時記為“溫度差”，在圖7中記為“溫度差”)，求得氮化物半導體發(fā)光元件的制造成品率，其結(jié)果如圖7所示。根據(jù)圖7可知，如果溫度差在150°C以內(nèi)，優(yōu)選溫度差為100°C以下，制造成品率為90%以上，比較穩(wěn)定。[0070]可是，在圖7中，可知在η-GaN層(η-GaN為η型氮化物半導體層的一例)生長時頂板的溫度為700°C的情況下(圖7中記為“頂板的溫度為700°C”)，溫度差在450°C左右以上時制造成品率具有恢復的傾向。而且，可知在η-GaN層生長時頂板的溫度為900°C的情況下(圖?中記為“頂板的溫度為900°C”)，溫度差在650°C左右以上時制造成品率具有恢復的傾向。在上述任一情況下都可以認為因為活性層生長時頂板513的溫度為250°C以下，所以活性層生長時在頂板513上難以附著反應產(chǎn)物。根據(jù)上述說明可知，在溫度差高于(TC的情況下，如果不使溫度差為150°C以下，則將導致反應產(chǎn)物的結(jié)晶性降低，所以，有時會因頂板的熱膨脹及熱收縮導致反應產(chǎn)物脫落。但是，如果通過使溫度差為450°C以上，使頂板513的溫度為250°C以下，則制造成品率將提高。
[0071]溫度控制部556進而優(yōu)選在基板524的溫度(實際上為基板保持部523的溫度)從η型氮化物半導體層的生長溫度達到活性層的生長溫度之前、以及基板524的溫度從活性層的生長溫度達到P型氮化物半導體層的生長溫度之前的至少一種情況下，使頂板513的溫度以1.5°C /秒以下的速度發(fā)生變化(升高或降低)，進一步優(yōu)選使頂板513的溫度以
0.2°C /秒以上、1.2°C /秒以下的速度發(fā)生變化。具體地說，在基板524的溫度從η型氮化物半導體層的生長溫度達到活性層的生長溫度之前、以及基板524的溫度從活性層的生長溫度達到P型氮化物半導體層的生長溫度之前的至少一種情況下，溫度控制部556優(yōu)選使第一氣體515的流量的增加速度或減少速度為0.0lslm/秒以上、1.0slm/秒以下,進而優(yōu)選為0.05slm/秒以上、0.5sIm/秒以下。由此，即使基板524的溫度發(fā)生變化，也能夠使頂板513緩慢地發(fā)生熱膨脹或熱收縮，所以能夠進一步防止反應產(chǎn)物從頂板513的表面脫落。因此，能夠進一步提高氮化物半導體層發(fā)光元件的制造成品率。
[0072]溫度控制部556優(yōu)選在基板524的溫度達到η型氮化物半導體層的生長溫度之前使頂板513的升溫速度為1.(TC /秒以下,進而優(yōu)選使頂板513的升溫速度為0.05°C /秒以上、0.5°C /秒以下。具體地說，在基板524的溫度達到η型氮化物半導體層的生長溫度之前，溫度控制部556優(yōu)選使第一氣體515的流量為0.4slm以上、5.0slm以下,進而優(yōu)選為
0.8slm以上、3.0slm以下。由此，即使基板524的溫度升高，也能夠使頂板513緩慢地發(fā)生熱膨脹，所以，反應產(chǎn)物難以從頂板513的表面脫落。因此，能夠進一步提高氮化物半導體發(fā)光元件的制造成品率。
[0073]如上所述，在圖5所示的氣相生長裝置中，能夠防止在成膜時反應產(chǎn)物的脫落，所以能夠防止在成膜時產(chǎn)生粉塵(缺陷的原因)。因此，如果使用圖5所示的氣相生長裝置，就能夠制造出制造成品率良好的氮化物半導體發(fā)光元件。
[0074]另外，本發(fā)明的氣相生長裝置不限于圖5所示的氣相生長裝置。例如也可以通過不同的氣體導入管，向反應室510內(nèi)提供原料氣體514與第一氣體515。而且，監(jiān)測基板524的溫度或頂板513的溫度的方法也不限于上述方法。
[0075]〈氮化物半導體發(fā)光元件的制造方法〉
[0076]圖8是表示相對于利用圖5所示的氣相生長裝置制造氮化物半導體發(fā)光元件時的生長時間、基板溫度(基座的溫度)、頂板溫度以及第一氣體流量的變化的曲線圖。在圖8中，L81表示基座的溫度變化，L82表示頂板的溫度變化，L83表示第一氣體515的流量變化。在下面，作為氮化物半導體發(fā)光元件的制造方法的一例，說明在基板524的上表面上依次形成η型氮化物半導體層、活性層、以及ρ型氮化物半導體層的方法。
[0077]在工序801中，在基板524的溫度達到η型氮化物半導體層的生長溫度之前，通過加熱裝置522使基板524的溫度升高。此時，溫度控制部556優(yōu)選為了使從高溫計532接收到的頂板513的升溫速度為1.(TC /秒以下，進而優(yōu)選為0.05°C /秒以上、0.5°C /秒以下，控制第一氣體515的流量。具體地說，溫度控制部556優(yōu)選為了使第一氣體515的流量為0.4slm以上、5.0slm以下而控制第一氣體供給源555,進而優(yōu)選為了使第一氣體515的流量為0.8slm以上、3.0slm以下而控制第一氣體供給源555。由此，頂板513隨著基板524的溫度升高緩慢地發(fā)生熱膨脹。因此，即使反應產(chǎn)物附著在頂板513的表面的情況下，也能夠防止該反應產(chǎn)物從頂板513的表面脫落。
[0078]在工序802中，在 基板524的上表面上使η型氮化物半導體層生長。此時，通過加熱裝置522將基板524的溫度保持為一定。而且，溫度控制部556為了將從高溫計532接收到的頂板513的溫度保持為一定而控制第一氣體515的流量。由此，能夠防止在工序802中頂板513發(fā)生熱膨脹及熱收縮，所以，能夠防止反應產(chǎn)物從頂板513的表面脫落。
[0079]例如,溫度控制部556優(yōu)選為了使頂板513的溫度為550°C以上而控制第一氣體515的流量，進而優(yōu)選為了使頂板513的溫度為600°C以上而控制第一氣體515的流量。其原因如在上述〈氣相生長裝置的結(jié)構(gòu)〉中所述的說明。更具體地說，溫度控制部556優(yōu)選為了使第一氣體515的流量為0.4slm以上、5.0slm以下而控制第一氣體供給源555，進而優(yōu)選為了使第一氣體515的流量為0.4slm以上、3.0slm以下而控制第一氣體供給源555。
[0080]作為另外一例，溫度控制部556優(yōu)選為了使頂板513的溫度為250°C以下而控制第一氣體515的流量，進而優(yōu)選為了使頂板513的溫度為200°C以下而控制第一氣體515的流量。其原因如在上述〈氣相生長裝置的結(jié)構(gòu)〉所述的說明。更具體地說，溫度控制部556為了使第一氣體515的流量為5.0slm以上、25.0slm以下而控制第一氣體供給源555，進而優(yōu)選為了使第一氣體515的流量為7.0slm以上、25.0slm以下而控制第一氣體供給源555。
[0081]在工序803中，在基板524的溫度達到活性層的生長溫度之前，降低基板524的溫度。此時，溫度控制部556優(yōu)選為了使從高溫計532接收到的頂板513的溫度保持為一定而控制第一氣體515的流量。具體地說，溫度控制部556為了使第一氣體515的流量的減少速度為0.0lslm/秒以上、1.0slm/秒以下而控制第一氣體供給源555，進而優(yōu)選為了使第一氣體515的流量的減少速度為0.05slm/秒以上、0.5sIm/秒以下而控制第一氣體供給源555。由此，能夠抑制頂板513隨著基板524的溫度降低而發(fā)生熱收縮，所以能夠防止反應產(chǎn)物從頂板513的表面脫落。
[0082]雖然在圖8中未圖示，但在工序803中，溫度控制部556也可以為了使從高溫計532接收到的頂板513的降溫速度為1.50C /秒以下、優(yōu)選為0.01°C /秒以上、1.(TC /秒以下而控制第一氣體515的流量。具體地說，溫度控制部556可以為了使第一氣體515的流量的減少速度為0.0lslm/秒以上、1.0slm/秒以下而控制第一氣體供給源555，優(yōu)選為了使第一氣體515的流量的減少速度為0.05slm/秒以上、0.5slm/秒以下而控制第一氣體供給源555。在該情況下，頂板513也會隨著基板524的溫度降低而緩慢地發(fā)生熱收縮。因此，能夠防止反應產(chǎn)物從頂板513的表面脫落。
[0083]在工序804中，在η型氮化物半導體層的上表面上使活性層生長。此時，通過加熱裝置522將基板524的溫度保持為一定。而且，溫度控制部556為了使從高溫計532接收到的頂板513的溫度保持為一定而控制第一氣體515的流量。由此，能夠防止在工序804中頂板513發(fā)生熱膨脹及熱收縮，所以能夠防止反應產(chǎn)物從頂板513的表面脫落。
[0084]例如,溫度控制部556優(yōu)選為了使頂板513的溫度為550°C以上而控制第一氣體515的流量，進而優(yōu)選為了使頂板513的溫度為600°C以上而控制第一氣體515的流量。其原因與工序802相同。更具體地說，溫度控制部556優(yōu)選為了使第一氣體515的流量為
0.4slm以上、5.0slm以下而控制第一氣體供給源555，進而優(yōu)選為了使第一氣體515的流量為0.4slm以上、3.0slm以下而控制第一氣體供給源555。
[0085]作為另外一例，溫度控制部556優(yōu)選為了使頂板513的溫度為250°C以下而控制第一氣體515的流量，進而優(yōu)選為了使頂板513的溫度為200°C以下而控制第一氣體515的流量。其原因與工序802相同。更具體地說，溫度控制部556優(yōu)選為了使第一氣體515的流量為5.0slm以上、25.0slm以下而控制第一氣體供給源555，進而優(yōu)選為了使第一氣體515的流量為7.0slm以上、25.0slm以下而控制第一氣體供給源555。
[0086]在工序805中，在 基板524的溫度達到ρ型氮化物半導體層的生長溫度之前，通過加熱裝置522使基板524的溫度升高。此時，溫度控制部556優(yōu)選為了使從高溫計532接收到的頂板513的溫度保持為一定而控制第一氣體515的流量。具體地說，溫度控制部556為了使第一氣體515的流量的增加速度為0.0lslm/秒以上、1.0slm/秒以下而控制第一氣體供給源555，進而優(yōu)選為了使第一氣體515的流量的增加速度為0.05slm/秒以上、0.5slm/秒以下而控制第一氣體供給源555。由此,能夠抑制頂板513隨著基板524的溫度升高而發(fā)生熱膨脹，所以能夠防止反應產(chǎn)物從頂板513的表面脫落。
[0087]雖然在圖8中未圖示，但在工序805中，溫度控制部556也可以為了使從高溫計532接收到的頂板513的升溫速度為1.50C /秒以下、優(yōu)選為0.2V /秒以上、1.2V /秒以下而控制第一氣體515的流量。具體地說，溫度控制部556可以為了使第一氣體515的流量的增加速度為0.0lslm/秒以上、1.0slm/秒以下而控制第一氣體供給源555，優(yōu)選為了使第一氣體515的流量的增加速度為0.05slm/秒以上、0.5slm/秒以下而控制第一氣體供給源555。由此，頂板513隨著基板524的溫度升高而緩慢地發(fā)生熱膨脹。因此，能夠防止反應產(chǎn)物從頂板513的表面脫落。
[0088]在工序806中，在活性層的上表面上使P型氮化物半導體層生長。此時，通過加熱裝置522將基板524的溫度保持為一定。而且，溫度控制部556為了使從高溫計532接收到的頂板513的溫度保持為一定而控制第一氣體515的流量。由此，能夠防止在工序806中頂板513發(fā)生熱膨脹及熱收縮，所以能夠防止反應產(chǎn)物從頂板513的表面脫落。
[0089]例如,溫度控制部556優(yōu)選為了使頂板513的溫度為550°C以上而控制第一氣體515的流量，進而優(yōu)選為了使頂板513的溫度為600°C以上而控制第一氣體515的流量。其原因與工序802相同。更具體地說，溫度控制部556優(yōu)選為了使第一氣體515的流量為
0.4slm以上、5.0slm以下而控制第一氣體供給源555，進而優(yōu)選為了使第一氣體515的流量為0.4slm以上、3.0slm以下而控制第一氣體供給源555。
[0090]作為另外一例，溫度控制部556優(yōu)選為了使頂板513的溫度為250°C以下而控制第一氣體515的流量，進而優(yōu)選為了使頂板513的溫度為200°C以下而控制第一氣體515的流量。其原因與工序802相同。更具體地說，溫度控制部556優(yōu)選為了使第一氣體515的流量為5.0slm以上、25.0slm以下而控制第一氣體供給源555，進而優(yōu)選為了使第一氣體515的流量為7.0slm以上、25.0slm以下而控制第一氣體供給源555。
[0091]在工序807中，使基板524的溫度降低至室溫。此時，優(yōu)選使頂板513的溫度也降低至室溫。具體地說，優(yōu)選使頂板513的溫度緩慢地降低，而不必改變第一氣體515的流量。由此而得到晶片。
[0092]采用光刻與干式蝕刻的方法，蝕刻晶片，直至露出η型氮化物半導體層的表面。
[0093]在通過蝕刻露出的η型氮化物半導體層的表面上形成η型電極，在ρ型氮化物半導體層的上表面上形成透光性電極及P型電極。然后將晶片分割為單個的芯片，由樹脂進行密封。由此，得到氮化物半導體發(fā)光元件。
[0094]如上所述，在圖8所示的氮化物半導體發(fā)光元件的制造方法中，能夠在成膜時防止反應產(chǎn)物脫落。因此，能夠防止在成膜時產(chǎn)生導致缺陷的粉塵。因此，能夠制造出制造成品率良好的氮化物半導體發(fā)光元件。
[0095]另外，本發(fā)明的氮化物半導體發(fā)光元件的制造方法不限于圖8所示的方法。例如，也可以形成P型氮化物半導體層后再形成η型氮化物半導體層。分別構(gòu)成η型氮化物半導體層、活性層及P型氮化物半導體的氮化物半導體材料不限于后述的實施例所述的材料。
[0096]而且，溫度控制部556優(yōu)選在工序802-806中為了使頂板513的溫度一定而控制第一氣體515的流量。由此，在工序802-806中都能夠抑制頂板513發(fā)生熱膨脹及熱收縮，所以能夠抑制反應產(chǎn)物的脫落。
[0097]另外，溫度控制部556優(yōu)選在工序803及805以外的其他工序中使第一氣體515的流量一定。由此，能夠防止溫度控制部556對第一氣體供給源555的控制變得復雜。
[0098]例
[0099]下面，通過實施例更詳細地說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此。
[0100]〈第一實施例〉
[0101]在第一實施例中，利用圖5所示的氣相生長裝置，按照圖8所示的方法制造圖3所示的氮化物半導體發(fā)光元件，求出其制造成品率。
[0102]在工序801中，將事先使GaN層生長為厚度7 μ m的基板31的溫度升高至1050°C。此時，使頂板513的溫度以1.50C /秒的速度升高至700°C。
[0103]在工序802中，在基板31的上表面上使Si摻雜η型GaN層32生長。在工序802中，通過使與頂板513相對的反應室510的內(nèi)壁面和頂板513之間流動的H2氣體(第一氣體)的流量為2slm左右，將頂板513的溫度控制在固定的700°C。[0104]在工序803中，將基板31的溫度降低至800°C。而且，使H2氣體的流量從2slm緩慢地減少到lslm，控制頂板513的溫度，使其保持在700°C不變化。
[0105]在工序804中，在Si摻雜η型GaN層32的上表面上使由InGaN層與GaN層形成的、具有多量子阱結(jié)構(gòu)的活性層33生長。在工序804中，通過使H2氣體的流量為Islm左右，控制頂板513的溫度為固定的700°C。
[0106]在工序805中，將基板31的溫度升高至1030°C。而且，將H2氣體的流量從Islm逐漸增加至1.8slm，控制頂板513的溫度，使其仍保持為700°C不變化。
[0107]在工序806中，在活性層33的上表面上依次使Mg摻雜ρ型AlGaN層34及Mg摻雜P型GaN層35生長。在工序806中，通過使H2氣體的流量為1.8slm左右，將頂板513的溫度控制在固定的700°C。
[0108]在工序807中，將基板31的溫度降低至室溫。在工序807中，不改變H2氣體的流量，仍為1.Sslm，將頂板513的溫度逐漸冷卻至室溫。這樣獲得晶片。
[0109]另外，在工序801-807中，通過溫度控制部556控制H2氣體的流量。
[0110]米用光刻法與干式蝕刻法,蝕刻生長層的一部分,露出Si摻雜η型GaN層32的表面。
[0111]在通過蝕刻露出的Si摻雜η型GaN層32的表面上設置η型電極36，在Mg摻雜ρ型GaN層35的表面上依次使ρ型透光性電極37及ρ型電極38蒸鍍。然后，將晶片分割為芯片，由樹脂進行密封。這樣就可以得到氮化物半導體發(fā)光元件。對所得到的氮化物半導體發(fā)光元件進行性能評 估，求出每個晶片的良品率，使制造成品率穩(wěn)定在92%左右。
[0112]〈第二實施例〉
[0113]在第二實施例中，除了在工序803中將基板31的溫度降低至800°C時控制H2氣體的流量為1.5slm、以及在工序804中控制頂板513的溫度為550°C以外，其他情況都與上述第一實施例相同，從而制造出氮化物半導體發(fā)光元件。對所得到的氮化物半導體發(fā)光元件進行性能評估，求出每個晶片的良品率，使制造成品率穩(wěn)定在90%左右。
[0114]〈第三實施例〉
[0115]在利用表面檢查裝置及TEM(Transmission Electron Microscope:透射電子顯微鏡)解析在上述第一-第二實施例中所得到的氮化物半導體發(fā)光元件時，觀察到在基板31與Si摻雜η型GaN層32的界面上因粉塵而產(chǎn)生的缺陷。據(jù)此，可以認為在從生長開始前的室溫狀態(tài)至開始形成Si摻雜η型GaN層32之間也能因頂板513的熱膨脹導致反應產(chǎn)物被強制從頂板513的表面剝落。
[0116]在第三實施例中，除了在工序801中將基板31的溫度升高至1050°C時使頂板513的升溫速度為1.(TC /秒以外，其他情況都與上述第一實施例相同，從而制造出氮化物半導體發(fā)光元件。對所得到的氮化物半導體發(fā)光元件進行性能評估，求出每個晶片的良品率，使制造成品率穩(wěn)定在95%左右。
[0117]而且，在對所得到的氮化物半導體發(fā)光元件進行TEM觀察時，可知在基板31與Si摻雜η型GaN層32的界面上因粉塵產(chǎn)生的缺陷數(shù)減少了。
[0118]另外，本發(fā)明的
【發(fā)明者】們在使工序801中基板31的升溫速度為1.5°C /秒以上，制造氮化物半導體發(fā)光元件，并且利用表面檢查裝置，對所得到的氮化物半導體發(fā)光元件的基板31與Si摻雜η型GaN層32的界面上的缺陷數(shù)(表面積為1000 μ m2左右)進行了調(diào)查。這樣，與工序801中使基板31的升溫速度為1.(TC /秒來制造氮化物半導體發(fā)光元件的情況相比，可知缺陷數(shù)增多了。由此，可以認為在從生長開始前的室溫狀態(tài)至開始形成Si摻雜η型GaN層32之間也能因頂板513發(fā)生熱膨脹而導致反應產(chǎn)物被強制從頂板513的表面剝落。據(jù)此，可以認為，如果使工序801中基板31的升溫速度為1.(TC /秒以下，則頂板513緩慢地發(fā)生熱膨脹，其結(jié)果為反應產(chǎn)物難以從頂板513的表面脫落。
[0119]〈第四實施例〉
[0120]除了在使基板31的溫度從活性層33生長時的溫度改變?yōu)镸g摻雜ρ型AlGaN層34及Mg摻雜ρ型GaN層35生長時的溫度時序805)將頂板513的升溫速度從2.(TC /秒改變?yōu)?.5°C /秒以下以外，其他情況與上述第二實施例相同，從而制造出氮化物半導體發(fā)光元件。對所得到的氮化物半導體發(fā)光元件進行性能評估，求出每個晶片的良品率，使制造成品率穩(wěn)定在92%左右。
[0121]而且，在利用表面檢查裝置解析所得到的氮化物半導體發(fā)光元件時，可知各界面上的粉塵數(shù)少于上述第二實施例的情況。作為其原因，可以認為是因為頂板513緩慢地發(fā)生熱膨脹，從而使反應產(chǎn)物難以脫落。
[0122]〈第五實施例〉
[0123]除了在使基板31的溫度從Si摻雜η型GaN層32生長時的溫度改變?yōu)榛钚詫?3生長時的溫度時(工序803)將頂板513的降溫速度從2.(TC /秒改變?yōu)?.5°C /秒以下以外，其他情況與上述第二實施例相同，從而制造出氮化物半導體發(fā)光元件。對所得到的氮化物半導體發(fā)光元件進行性能評估，求出每個晶片的良品率，使制造成品率穩(wěn)定在95%左右。
[0124]而且，在利用表面檢查裝置解析所得到的氮化物半導體發(fā)光元件時，可知各界面上的粉塵數(shù)少于上述第二實施例的情況。作為其原因，可以認為是因為頂板513緩慢地發(fā)生熱收縮，從而使反應產(chǎn)物 難以脫落。
[0125]〈第六實施例〉
[0126]除了在Si摻雜η型GaN層32生長時(工序802)使頂板513的溫度為900°C、以及在活性層33生長時(工序804)使頂板513的溫度控制為150°C以外，其他情況與上述第二實施例相同，從而制造出氮化物半導體發(fā)光元件。對所得到的氮化物半導體發(fā)光元件進行性能評估，求出每個晶片的良品率，使制造成品率穩(wěn)定在90%左右。作為其原因，可以認為是因為在活性層33生長時反應產(chǎn)物難以附著在頂板113的表面。
[0127]〈第七實施例〉
[0128]除了在將基板31的溫度升高至1050°C時(工序801)使頂板513的升溫速度為
1.(TC /秒、在將基板31的溫度從活性層33生長時的溫度改變?yōu)镸g摻雜P型AlGaN層34及Mg摻雜ρ型GaN層35生長時的溫度時(工序805)使頂板513的升溫速度為1.5°C /秒、以及在將基板31的溫度從Si摻雜η型GaN層32生長時的溫度改變?yōu)榛钚詫?3生長時的溫度時(工序803)使頂板513的降溫速度為1.5°C /秒以外，其他情況與上述第四實施例相同，從而制造出氮化物半導體發(fā)光元件。對所得到的氮化物半導體發(fā)光元件進行性能評估，求出每個晶片的良品率，使制造成品率穩(wěn)定在95%左右。作為其原因，可以認為是因為活性層生長時反應產(chǎn)物的附著量減少，并且抑制頂板513發(fā)生熱膨脹及熱收縮。
[0129]上面雖然對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但本次所公開的實施方式在所有方面都是例示而不應該認為是限制。本發(fā)明的范圍是由權(quán)利要求范圍來表示，目的在于包括與權(quán)利要求范圍等同的含義 和范圍內(nèi)的所有變更。
【權(quán)利要求】
1.一種氣相生長裝置，其特征在于，具有:用來在基板上形成膜的反應室； 設置于所述反應室的內(nèi)部，用來保持所述基板的基板保持部； 頂板，其設置在被所述基板保持部保持的基板和與所述基板相向的所述反應室的內(nèi)壁面之間，用來向所述基板上輸送提供給所述反應室內(nèi)部的原料氣體； 溫度控制部，其通過控制在與所述頂板相向的所述反應室的所述內(nèi)壁面與所述頂板之間流動的第一氣體的流量，將在所述基板上形成所述膜時的所述頂板的溫度保持為一定。
2.如權(quán)利要求1所述的氣相生長裝置，其特征在于，在所述反應室形成用來向所述反應室的內(nèi)部供給所述原料氣體的原料氣體供給口、以及用來向所述反應室外部排出所述反應室內(nèi)部的氣體的排氣口； 所述基板保持部能夠旋轉(zhuǎn)； 在相對于所述基板保持部與所述頂板相反的一側(cè)設置用來加熱所述基板的加熱裝置。
3.一種氮化物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，包括利用權(quán)利要求1所述的氣相生長裝置，在所述基板上形成氮化物半導體層的工序。
4.如權(quán)利要求3所 述的氮化物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，所述溫度控制部在形成所述氮化物半導體層的工序中，當所述基板保持部的溫度降低時減少所述第一氣體的流量，當所述基板保持板的溫度升高時增加所述第一氣體的流量。
5.如權(quán)利要求3所述的氮化物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，在形成所述氮化物半導體層的工序中，所述溫度控制部將所述頂板的溫度保持在550°C以上。
6.如權(quán)利要求3所述的氮化物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，在形成所述氮化物半導體層的工序中，所述溫度控制部將所述頂板的溫度保持在250°C以下。
7.如權(quán)利要求3所述的氮化物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，形成所述氮化物半導體層的工序包括:在所述基板上形成η型氮化物半導體層的工序、在所述η型氮化物半導體層上形成活性層的工序、在所述活性層上形成P型氮化物半導體層的工序。
8.如權(quán)利要求7所述的氮化物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，所述溫度控制部在形成所述η型氮化物半導體層的工序及形成所述P型氮化物半導體層的工序中的至少一個工序中，將所述頂板的溫度保持在550°C以上，在形成所述活性層的工序中，將所述頂板的溫度保持在250°C以下。
9.如權(quán)利要求7所述的氮化物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，所述溫度控制部在所述基板的溫度從所述η型氮化物半導體層的生長溫度達到所述活性層的生長溫度之前、以及所述基板的溫度從所述活性層的生長溫度達到所述P型氮化物半導體層的生長溫度之前的至少一個過程中，使所述頂板的溫度以1.5°C /秒以下的速度變化。
10.如權(quán)利要求7所述的氮化物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，所述溫度控制部在所述基板的溫度達到所述η型氮化物半導體層的生長溫度之前，使所述頂板的溫度以1.(TC /秒以下的速度升高。
11.如權(quán)利要求3所述的氮化物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，所述第一氣體為H2氣體、N2氣體及NH3氣體中的至少一種氣體。
【文檔編號】C30B25/08GK103451725SQ201310216533
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月1日
【發(fā)明者】山田英司, 荒木和也, 小林利玄, 筆田麻佑子 申請人:夏普株式會社