氮化物半导体器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供：包含在发光部分形成的，并且包含氮化铝晶体或氧氮化铝晶体的涂膜的氮化物半导体发光器件；和制备所述氮化物半导体发光器件的方法。本发明专利技术还提供包含氮化物半导体层和栅极绝缘膜的氮化物半导体晶体管器件，所述栅极绝缘膜与所述氮化物半导体层接触并且包含氮化铝晶体或氧氮化铝晶体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氮化物半导体发光器件，制备氮化物半导体发光器件的方 法和氮化物半导体晶体管器件。
技术介绍
通常，在氮化物半导体发光器件中，已知氮化物半导体激光器因发光 部分的退化而导致低可靠性。据认为由于非辐射性复合能级的存在，从发 光部分中过度产生的热量导致发光部分的退化。发光部分的氧化被认为是 非辐射性复合能级的主因。因此，为了防止发光部分的氧化，在发光部分形成三氧化二铝(八1203)、 氧化硅(Si02)等的涂膜(参见，例如日本专利公开号2002-335053)。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人进行了研究，旨在实现即使在高功率驱动时，也不显 示出因发光部分的退化导致的低可靠性的氮化物半导体激光器。对于常规氮化物半导体激光器，所述激光器每个都具有在发光侧的小 平面形成的80nm厚的三氧化二铝涂膜，并且具有在光反射侧的小平面处 形成的氧化硅膜/氧化钛膜的多层膜，其中反射率为95%，本专利技术的专利技术 人进行了两种老化试验在低温和低功率的条件(30。C， CW驱动，光功率330mW)下的老化试验；和在高温和高功率的条件(70。C， CW驱动，光功率 100mW)下的老化试验。结果，在低温和低功率的条件下的老化试验中， 所述器件稳定工作超过3000小时。在高温和高功率的条件下的老化试验 中，观察到由于在发光部分的COD(灾变性光学损伤)，许多氮化物半导体 激光器在约400小时之后停止发光。因此，在常规的氮化物半导体激光器 中，发现发光部分的COD是在高温和高功率的条件下400小时相对较短 的老化时间的问题。同样，在高温和高功率的条件下驱动氮化物半导体发光二极管器件的 情况下，它的发光表面，即发光部分，可能退化，从而导致劣化的可靠性。 在使用氮化物半导体的氮化物半导体晶体管器件如HFET(异质结构场效 应晶体管)中，也需要提高的可靠性。因此，本专利技术的一个目的是提供即使在高温和高功率下被驱动，也 具有足够的可靠性的氮化物半导体发光器件，和制备所述氮化物半导体发 光器件的方法，以及具有提高的可靠性的氮化物半导体晶体管器件。本专利技术提供一种包含在发光部分形成的涂膜的氮化物半导体发光器 件。所述涂膜包含氮化铝晶体或氧氮化铝晶体。优选地，在本专利技术的氮化物半导体发光器件中，氮化铝晶体或氧氮化 铝晶体具有与形成发光部分的氮化物半导体晶体的晶轴对齐(aligned with)的晶轴。优选地，在本专利技术的氮化物半导体发光器件中，涂膜的厚度是至少 6nm并且至多150nm。优选地，在本专利技术的氮化物半导体发光器件中，在涂膜上形成由氧化 物、氧氮化物或氮化物制成的膜。优选地，在本专利技术的氮化物半导体发光器件中，在涂膜上的由氧化物 制成的膜是氧化铝膜、氧化硅膜、氧化钛膜、氧化铪膜、氧化锆膜、氧化 铌膜、氧化钽膜或氧化钇膜。优选地，在本专利技术的氮化物半导体发光器件中，在涂膜上的由氧氮化 物制成的膜是具有与涂膜的组成不同的组成的氧氮化铝膜或氧氮化硅膜。优选地，在本专利技术的氮化物半导体发光器件中，在涂膜上的由氮化物 制成的膜是氮化铝膜或氮化硅膜。优选地，在本专利技术的氮化物半导体发光器件中，在涂膜上形成氟化镁膜。本专利技术的氮化物半导体发光器件是氮化物半导体激光器，并且可以在 氮化物半导体激光器的发光侧的小平面上形成所述涂膜。本专利技术的氮化物半导体发光器件是氮化物半导体发光二极管器件，并 且可以在氮化物半导体二极管器件的发光表面上形成所述涂膜。在此，在本专利技术的氮化物半导体发光器件是氮化物半导体激光器或氮化物半导体发光二极管器件的情况下，优选使用由组成结构式AlsGatN (s+t=l， 02^1， 03^)表示的氮化物半导体制成的衬底作为衬底。在此， 在上述组成结构式中，Al表示铝，Ga表示镓，N表示氮，s表示铝的组成 比率，并且t表示镓的组成比率。本专利技术还提供一种制备如上所述的氮化物半导体发光器件的方法。所 述方法包括如下步骤使用氩或氮等离子体辐照发光部分；并且在等离子 体的辐照之后，在发光部分形成氮化铝晶体或氧氮化铝晶体。优选地，在制备根据本专利技术的氮化物半导体发光器件的方法中，氮化 铝晶体的形成温度或氧氮化铝晶体的形成温度至少是200°C。在制备根据本专利技术的氮化物半导体发光器件的方法中，可以使用由 AlxOy (0<x<l， (Ky〈0.6)的组成结构式表示的靶用氧化铝形成氧氮化铝晶 体，其中A1表示铝，O表示氧，x表示铝的组成比率，并且y表示氧的组 成比率。本专利技术另外提供一种氮化物半导体晶体管器件，所述器件包含氮化物 半导体层和与所述氮化物半导体层接触的栅极绝缘膜。所述栅极绝缘膜包 含氮化铝晶体或氧氮化铝晶体。优选地，在本专利技术的氮化物半导体晶体管器件中，氮化铝晶体或氧氮 化铝晶体具有与形成氮化物半导体层的氮化物半导体晶体对齐的晶轴。根据本专利技术，可以提供一种即使在高温和高功率下被驱动时也具有足 够的可靠性的氮化物半导体发光器件；和一种制备所述氮化物半导体发光 器件的方法；以及一种具有提高的可靠性的氮化物半导体晶体管器件。从本专利技术在结合附图时的如下详细描述中，本专利技术的上述和其它目 的、特征、方面和优点将变得更加明显。附图说明图l是示意性地显示在一个实施方案中的氮化物半导体激光器的一个 优选实例的横截面图。图2是示意性地显示图1所示的实施方案中的氮化物半导体激光器在 空腔长度方向上的侧视图。图3示意性地显示了一种示例性ECR溅射沉积装置的构造。 图4是在第一实施方案中的氮化物半导体激光器的发光侧的小平面附近的TEM照片。图5显示了在图4中所示的区域A的TEM电子衍射图像。 图6显示了在图4中所示的区域B的TEM电子衍射图像。 图7显示了对于在第一实施方案中的氮化物半导体激光器，在老化之前和在老化之后的COD水平的测定结果。图8显示了在常规的氮化物半导体激光器的COD水平和老化时间之间的关系。图9是示意性地显示根据本专利技术的氮化物半导体晶体管器件的一个优 选实例的横截面图。图10是示意性地说明在氮化物半导体激光器的小平面处的剥离膜的 一个实例的横截面图。具体实施例方式下面，将描述本专利技术的实施方案。注意在本专利技术的附图中，相同的参 考符号表示相同或相应的部分。为了解决上述问题，本专利技术人研究了在低温和低功率的条件(30。C， CW驱动，光功率30mW)下老化之后和在高温和高功率的条件(70。C， CW 驱动，光功率100mW)下老化之后，具有上述构造的常规氮化物半导体激 光器各自变化的COD水平。图8显示了在常规氮化物半导体激光器的COD水平和老化时间之间 的关系。在图8中，横坐标轴表示老化时间，并且纵坐标轴表示COD水 平。在此，COD水平指对于具有在如上所述条件下改变的老化时间的老化后的氮化物半导体激光器中的每一个，当在通过逐渐增加驱动电流(CW 驱动)而增加光功率时，发光部分遭受COD的时候得到的光功率值。如图8中所示，在低温和低功率的条件下老化之后，氮化物半导体激 光器由于发光部分的COD在约50小时的老化时间发生退化。然而，即使 在更长的老化时间之后，COD水平也几乎不变化。另一方面，在高温和高功率的条件下老化之后，氮化物半导体激光器 由于发光部分的COD在约50小时的老化时间发生退化。在约200小时的 老化时间之前，COD水平没有大幅度下降。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物半导体发光器件，所述氮化物半导体发光器件包含在发光部分形成的涂膜，其中使所述涂膜结晶并且在所述涂膜上形成非晶形膜。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：神川刚，川口佳伸，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]