生长Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的方法以及制造发光器件和电子器件的方法技术

本发明专利技术提供了一种生长Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体的方法以及制造发光器件和电子器件的方法，其中降低了危险并能够在低温下有效地供应氮。所述生长Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体的方法包括下列步骤。首先，准备含选自一甲胺和一乙胺中的至少一种物质的气体以作为氮原料。然后，使用该气体通过气相生长来生长Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生长III-V族化合物半导体的方法，以及制造发光器件 和电子器件的方法。
技术介绍
至今，包含GaN(氮化镓)、A1N(氮化铝)、InN(氮化铟)、它们的三 元混晶如Al(1-x)GaxN ( 0 < x < 1 )(下文中称之为AlGaN)、 In(1-x)GaxN ( 0 < x < l)(下文中称之为InGaN)或In(-X)A1XN ( 0 < x < l)(下文中称之为 AlInN)或四元混晶如In(1.x.y)AlxGayN ( 0 < x < 1 ， 0 < y < 1 ， x+y < l)(下 文中称之为InAlGaN)的III-V族氮化物半导体已经用于蓝色发光二极 管或白色发光二极管(发光二极管LED)、蓝紫色激光二极管(LD)等中。 通过气相生长如OMVPE(有机金属气相外延)法已经制造了 III-V族氮 化物半导体。例如，OMVPE需要供应III族元素如Al(铝)、Ga(镓)和 In(铟)，以及V族元素如N(氮)。已经使用三烷基化合物作为III族元素 如Al、 Ga、和In的供应源。三垸基化合物的例子包括三甲基镓 ((CH3)3Ga: TMG)、三甲基铟((CH3)3ln: TMI)和三甲基铝((《13)3八1: TMA)。这些化合物具有适当的蒸气压或升华性。 _特开平10-4211号公报(专利文献l)公开了一种制造III-V族氮化 物半导体的方法。根据所述制造方法，已经将氨(NH3诉作氮(N)的供应 源。而且，特开昭61-241913号公报(专利文献2)和特开昭63-103894 号公报(专利文献3)公开了使用肼作为N的供应源。当在缺少活性氮的环境中生长III-V族氮化物半导体时，由于缺乏N而在III-V族氮化物半导体内部或表面产生缺陷。氨(NH3)通常用于 制造III-V族氮化物半导体。NH3加热热分解使得在生长m-v族氮化 物半导体的环境中产生活性N。然而，由于其物理性质，NH3需要非常 高的温度用于热分解。因此，通过使用NH3来供应N，导致效率低。此外，必须将V/III比调节至非常高。特别是在m-v族氮化物半 导体含In的情况下，其要求低的生长温度。总之，当通过使用NH3制 造含In的氮化物半导体时，相对较高的温度加剧了 In的不足。因此， 通过使用NH3的方法已经难以制造具有高的In成分的高品质薄膜。而且，肼能够用于供应活性N，并且肼能够在与NH3相比较低的 温度下分解。然而，肼具有爆炸性，因此使用肼来生长III-V族氮化物 半导体会带来危险。而且，肼的问题在于肼不能与不锈钢设备一起使 用，因为它与不锈钢接触时易于分解。而且，肼的毒性比NH3大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种生长含氮的m-v族化合物半导体的方 法，所述方法能够降低危险。在所述方法进行期间，能够在低温下充 足地供应活性N。本专利技术还提供一种制造发光器件和电子器件的方法。为了寻找一种用于含N的III-V族化合物半导体晶体生长，能够 降低危险并在低温下有效供应N的材料，本专利技术人进行了广泛细致的 研究。本专利技术人发现，通过使用选自 一甲胺(CH3NH2)和一乙胺(C2HsNH2) 中的至少一种物质作为N的供应源，能够克服上述问题。更具体地，生长本专利技术III-V族化合物半导体的方法具有如下步 骤。首先，准备含选自CH3NH2和QH5NH2中的至少一种物质的气体 作为N原料(制备气体的步骤)。然后，使用所述气体通过气相生长来生 长III-V族化合物半导体(生长III-V族化合物半导体的步骤)。根据本专利技术的晶体生长方法，将含选自CH3NH2和C2HsNH2中的 至少一种物质的气体用作N的供应源。通过使用这些作为N供应源的 气体(作为V族原料)，即使在低温下也能有效供应活性N，活性N有 助于所述生长。此外，CH3NH2和C2HsNH2不具有肼所公认的易燃性。因此，它 们能够确保安全且能够以与氨(NH3)相同的方式处理。CH3NH2和 C2H5NH2的沸点分别为6.9'C和38°C。因此，能够提供气体形式的 CH3NH2W C2H5NH2，并能够安全且方便地供应。在本专利技术的晶体生长方法中，优选m-v族化合物半导体包括iii-v族氮化物半导体。因此，通过使用含选自CH3NH2和C2HsNH2中的至少一种物质的气体作为v族原料，能够在低温下生长m-v族氮化物半导体。在本专利技术的晶体生长方法中，优选使用气相生长法。所述气相生长法可为选自有机金属气相外延法(OMVPE)、氢化物气相外延法 (HVPE)和分子束外延法(MBE)中的至少一种方法。通过使用上述气相生长方法，易于容易地生长m-v族化合物半导体使得其含氮。在本专利技术的晶体生长方法中，得到的m-v族化合物半导体优选包含铟(In)。为了生长具有优良结晶度和光学性能的GaN、 AlGaN等，它们需 要在IOO(TC以上的温度生长。在含In的氮化物半导体中，In与N微弱 结合。因此，在高温条件下，这类含In氮化物半导体热分解，导致In6和N脱附。因此，必须将温度保持为低温。在本专利技术中，由于能够在低温下供应活性N，因此N不会自m-v族化合物半导体脱附。因此， 本方法提供一种含In的高品质III-V族化合物半导体。本专利技术的气体准备工序优选包括准备NH3的步骤。而且，生长m-v 族化合物半导体的工序包括在供应选自CH3NH2和C2HsNH2中的至少 一种物质的时候供应NH3的步骤。因此，作为活性N供应源，能够一次供应NH3和选自CH3NHjn C2H5NH2中的至少一种物质。此外，可以选择适用于待生长薄膜类型 的N源。生长III-V族化合物半导体的方法包括准备气体的工序和生长 III-V族化合物半导体的工序。准备气体的工序优选包括准备NH3的步 骤。生长III-V族化合物半导体的工序优选包括供应选自CH3NH2和 C2HsNH2中的至少一种物质的步骤和供应NHs的步骤。在该工序中， 这些步骤可交替进行。尽管在供应NH3时N会自III-V族化合物半导体脱附，但该实施 方案能够补偿脱附的N。通过供应选自CHsNH2和C2HsNH2中的至少 一种物质来实现这种补偿。在本专利技术的晶体生长方法中，CH3NH2和C^H5NH2各自优选包含 50 ppm以下的H20。因为CH3NH2和C2HsNH2包含杂质H20的量较低，因此它们能够提供具有更良好结晶度的m-v族化合物半导体。在本专利技术的晶体生长方法中，所述气体准备工序优选包括将H20 从CH3NH^P C2H5NH2中除去的步骤。根据该实施方案，从CH3NH2和C2HsNH2中除去杂质H20。在除 去H20之后，CH3NH2和C2H5NH2能够提供具有更良好结晶度的III-V 族化合物半导体。在本专利技术的另一个实施方案中，III-V族化合物半导体优选包括p 型半导体层。CH3NH2和C2H5NH2中氢(H)的含量低于NH3中的H含量。H的低 含量导致经由悬键(dangling bond)与其它原子结合的H(活性氢)的产生 减少。此外，CH3NH2和C2HsNH2的甲基易于与活性氢结合而生成稳定 的甲烷(CH4)。因此，由于能够最小化加到III-V族化合物半导体中的H本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生长Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体的方法，包括：　准备作为氮原料的气体的工序，所述气体包含选自一甲胺和一乙胺中的至少一种物质；以及　使用所述气体通过气相生长法生长Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体的工序。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中村孝夫，上野昌纪，上田登志雄，高须贺英良，千田裕彦，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]