晶片产品及包含其的氮化镓基半导体光元件制造技术

本发明专利技术提供晶片产品及包含其的氮化镓基半导体光元件。所述晶片产品的制造方法为，在步骤S105中，在摄氏600度下，在氧化镓衬底(11)的主面(11a)上生长包含GaN、AlGaN、AlN等III族氮化物的缓冲层(13)。生长缓冲层(13)后，将包含氢气和氮气的气体G2供给至生长炉(10)中，同时在摄氏1050度下使氧化镓衬底(11)及缓冲层(13)暴露于生长炉(11)的气氛中。III族氮化物半导体层(15)的沉积，在改性后的缓冲层上进行。改性后的缓冲层例如包含空隙。III族氮化物半导体层(15)可包含GaN及AlGaN。使用这些材料形成III族氮化物半导体层(15)时，可在改性后的缓冲层(14)上得到良好的结晶质量。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供晶片产品及包含其的氮化镓基半导体光元件。所述晶片产品的制造方法为，在步骤S105中，在摄氏600度下，在氧化镓衬底(11)的主面(11a)上生长包含GaN、AlGaN、AlN等III族氮化物的缓冲层(13)。生长缓冲层(13)后，将包含氢气和氮气的气体G2供给至生长炉(10)中，同时在摄氏1050度下使氧化镓衬底(11)及缓冲层(13)暴露于生长炉(11)的气氛中。III族氮化物半导体层(15)的沉积，在改性后的缓冲层上进行。改性后的缓冲层例如包含空隙。III族氮化物半导体层(15)可包含GaN及AlGaN。使用这些材料形成III族氮化物半导体层(15)时，可在改性后的缓冲层(14)上得到良好的结晶质量。【专利说明】晶片产品及包含其的氮化镓基半导体光元件本申请是申请日为2010年3月I日、申请号为201080019145.6的中国国家专利申请的分案申请。
本专利技术涉及制作晶片产品的方法及制作氮化镓基半导体光元件的方法，以及晶片产品及包含其的氮化镓基半导体光元件。
技术介绍
非专利文献I中，记载了在(100) P-Ga2O3衬底上通过有机金属化学气相沉积法进行的GaN外延生长。GaN外延生长中，在Ga2O3衬底上在摄氏600度下生长低温GaN缓冲层。在该低温GaN缓冲层上在摄氏1070度下直接生长1000nm的GaN层。非专利文献2中，记载了 InGaN基发光二极管。发光二极管使用形成有图案的蓝宝石衬底，并且在该蓝宝石衬底上隔着缓冲层生长多个氮化镓基半导体层。通过在蓝宝石衬底上形成图案使光的提取效率提闻。非专利文献3中，记载了 InGaN-GaN发光二极管。该发光二极管包含生长于蓝宝石衬底上的GaN基膜。蓝宝石衬底使用激光与GaN基膜分离。现有技术文献非专利文献非专利文献I:Jpn.J.Appl.Phys.Vol.44，N0.1,2005, ppL7_L5非专利文献2:Jpn.J_Appl.Phys.Vol.41，(2002)，pp L1431-L1433，Part2，N0.12B,15, December, 2002非专利文献3:Appl.Phys.Lett.Vol.89，071109，(2006)
技术实现思路
氧化镓衬底可用于氮化镓基半导体光元件的制造。根据本专利技术人的了解，氧化镓暴露于氮化镓基半导体层的生长所使用的含氢气氛中。为避免氢造成氧化镓衬底的损伤，使用使氧化镓衬底不与高温氢气氛接触的成膜顺序。但是，根据本专利技术人的研究，发现在氧化镓衬底上生长氮化镓基半导体光元件用的氮化镓基半导体层的顺序中，可以对与氧化镓接触的低温缓冲层进行改性。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供制作包含生长于氧化镓衬底上的有源层且能够提高发光强度的晶片产品的方法，并且其目的还在于提供制作包含生长于氧化镓衬底上的有源层且能够提高发光强度的氮化镓基半导体光元件的方法。本专利技术的一个方面是制作用于氮化镓基半导体光元件的晶片产品的方法。该方法包括:(a)准备氧化镓衬底的步骤；(b)在所述氧化镓衬底的主面上，形成包含III族氮化物的层叠体的步骤；(C)形成所述层叠体后，形成有源层的步骤；和(d)在所述有源层上生长第二 III族氮化物半导体层的步骤。形成所述层叠体的所述步骤中，包括:(bl)将所述氧化镓衬底配置于生长炉中后，在第一温度下在所述氧化镓衬底的主面上生长III族氮化物缓冲层的步骤；(b2)生长所述III族氮化物缓冲层后，将衬底温度从所述第一温度变更至比所述第一温度更高的第二温度的步骤；(b3)向所述生长炉中供给氢气和氮气的同时，在所述第二温度的衬底温度下使所述氧化镓衬底及所述III族氮化物缓冲层暴露于所述生长炉的气氛中的步骤；和(b4)使所述氧化镓衬底及所述III族氮化物缓冲层暴露于所述生长炉的气氛中后，通过有机金属化学气相沉积法沉积用于所述氮化镓基半导体光元件的III族氮化物半导体层的步骤。所述III族氮化物半导体层具有第一导电型，所述氮化镓基半导体层具有第二导电型。所述III族氮化物缓冲层的厚度比所述III族氮化物半导体层的厚度薄。根据该方法，将衬底温度从生长III族氮化物缓冲层的第一温度变更至第二温度后，使氧化镓衬底及III族氮化物缓冲层暴露于包含氢气和氮气的气氛中。在III族氮化物半导体层的生长之前，在包含氢气的气氛中，III族氮化物缓冲层得到改性，且III族氮化物半导体的沉积在改性后的III族氮化物缓冲层上进行。在改性后生长的III族氮化物半导体层上设置有源层。因此，具有改性后的III族氮化物缓冲层的氮化镓基半导体光元件中的光提取效率提高。III族氮化物缓冲层的厚度比III族氮化物半导体层的厚度薄，通过包含氢气和氮气的气氛所进行的改性在氧化镓衬底的表面附近产生。在本专利技术的一个方面的方法中，将所述氧化镓衬底及所述III族氮化物缓冲层暴露于所述生长炉的气氛中时，适当的条件是:氢气流量为氮气流量以上，且所述第二温度为摄氏950度以上、优选约1050度。当气氛中包含氢气且衬底温度为摄氏950度以上时、更优选衬底温度为约1050度时，在III族氮化物半导体层的生长之前，III族氮化物缓冲层得到改性，并且III族氮化物半导体的沉积在改性后的III族氮化物缓冲层上进行。另外，在本专利技术的一个方面的方法中，使所述氧化镓衬底及所述III族氮化物缓冲层暴露于所述生长炉的气氛中时，优选氢气流 量为氮气流量以上。此时，可进行良好的改性。在本专利技术的一个方面的方法中，暴露于所述气氛中的步骤的时间可为10秒以上。该时间为10秒以上、更优选为I分钟以上时，可有效地引起上述改性。在本专利技术的一个方面的方法中，所述111族氮化物缓冲层的厚度可为2纳米以上。缓冲层的厚度为2纳米以上、更优选为10纳米时，III族氮化物半导体层的结晶质量良好。另外，在本专利技术的一个方面的方法中，所述III族氮化物缓冲层的厚度可为100纳米以下。缓冲层的厚度为100纳米以下时，III族氮化物半导体层的结晶质量良好。在本专利技术的一个方面的方法中，所述III族氮化物缓冲层可包含GaN层、AlGaN层及AlN层中的至少一者。用这些材料形成缓冲层时，可获得改性带来的技术性帮助。在本专利技术的一个方面的方法中，所述III族氮化物缓冲层可包含GaN层。缓冲层包含GaN层时，可通过GaN与氢气的反应产生改性，从而提供改性带来的技术性帮助。在本专利技术的一个方面的方法中，所述III族氮化物半导体层可包含GaN及AlGaN。用这些材料形成III族氮化物半导体层时，可获得改性带来的技术性帮助。在本专利技术的一个方面的方法中，所述氧化镓衬底的所述主面可为(100)面。氧化镓衬底的主面的晶面实质上为(100)面时，在III族氮化物半导体层的表面上形成C面或略倾斜于C面的面。在本专利技术的一个方面的方法中，所述层叠体可包含形成于所述氧化镓衬底与所述层叠体的界面处的多个空隙。根据该方法，通过改性处理，在上述界面处形成多个空隙。在本专利技术的一个方面的方法中，所述层叠体包含形成于所述氧化镓衬底与所述层叠体的界面处的过渡层，所述过渡层覆盖所述氧化镓衬底的所述主面。根据该方法，通过改性处理，在上述界面处形成过渡层。过渡层可包含III族氮化物区域。本专利技术的另一个方面是制作氮化镓基半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶片产品，其包含：氧化镓衬底，和在所述氧化镓衬底上形成的包含III族氮化物的层叠体，其中在所述氧化镓衬底与所述层叠体的界面处设置有空隙。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：桥本信，秋田胜史，元木健作，藤原伸介，中幡英章，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，株式会社光波，
类型：发明
国别省市：日本;JP