ＩＩＩ族氮化物半导体元件及外延晶片制造技术

发光二极管（２１ａ）的支撑基体（２３）的主面（２３ａ）相对于ｃ面以大于１０度且小于８０度的倾斜角倾斜。半导体积层（２５ａ）包含具有４００ｎｍ以上且５５０ｎｍ以下的波长范围内的发光峰值的有源层（２７）。ＧａＮ支撑基体的（０００１）面（图５中所示的参照面（ＳＲ３））与缓冲层（３３ａ）的（０００１）面的倾斜角Ａ为０．０５度以上且２度以下。另外，ＧａＮ支撑基体的（０００１）面（图５中所示的参照面（ＳＲ４））与阱层（３７ａ）的（０００１）面的倾斜角Ｂ为０．０５度以上且２度以下。倾斜角Ａ及倾斜角Ｂ相对于ＧａＮ支撑基体的ｃ面彼此朝相反方向倾斜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及III族氮化物半导体元件及外延晶片。
技术介绍
在专利文献1中，记载有一种半导体发光元件。半导体发光元件降低激光振荡所 需的阈值电流密度，具有难以产生扭结的半导体层，并且，在面发光半导体激光器中固定光 的振动面并抑制振动面的变动。在专利文献2中，记载有由III族氮化物半导体制作的发光二极管元件、半导体激 光元件、光接收元件、晶体管。在这些III族氮化物半导体中，要求具有较大的Al含量及高 载体浓度的AlGaN层。在AlGaN层的生长中，Al原子的表面扩散虽小，但仍促进了 Al原子 的表面扩散。可以无损结晶品质地使具有较大的Al含量及高载体浓度的AlGaN层在1度 至20度的GaN倾斜面的衬底上生长。专利文献1 日本特开平10-135576号公报专利文献2 日本特开2002-16000号公报
技术实现思路
在专利文献1中，有源层是包含具有单轴各向异性的半导体，而且有源层的膜 厚方向为与单轴各向异性的轴不同的方向。该半导体发光元件是在具有(11-20)面或 (1-100)面的主面的衬底上制作的。而且，衬底的主面虽然能自这些面以0度以上的倾斜角 而倾斜，但为了抑制双晶的产生等，倾斜角的上限为10度。即，上述主面为a面、m面、以及 自a面及m面形成较小的倾斜角的面。理论上推测半极性面可提供显示优良特性的发光元件，但不供给大口径的晶片。 在专利文献2中所揭示的倾斜角的范围内，报道有限定的成膜实验的结果。自c面以大于专利文献1中所揭示的倾斜角的角度倾斜的结晶面与c面、a面及m 面不同，即显示出半极性。在氮化镓基半导体中，为了利用半极性，要求相对于c面的倾斜 角大于专利文献1中所揭示的角度范围。然而，在GaN衬底之类的包含六方晶系化合物的衬底上生长氮化镓基半导体层 时，由于六方晶系化合物的晶格常数与氮化镓基半导体层的晶格常数的差，导致氮化镓基 半导体层中产生应变。在氮化镓基半导体层的生长中，若氮化镓基半导体层中发生应变缓 和，则会生成位错。根据专利技术人的研究，与在六方晶系化合物的典型的结晶面，具体而言c 面、a面及m面上的生长有所不同，在利用半极性的氮化镓基半导体元件中，存在应变缓和 得到抑制且可降低位错产生的可能性。本专利技术的目的在于，提供在利用半极性的氮化镓基半导体中抑制了因应变缓和而 产生的位错的III族氮化物半导体元件，另外，本专利技术的目的还在于，提供用于该III族氮 化物半导体元件的外延晶片。根据本专利技术的一个方面，III族氮化物半导体元件具备(a)支撑基体，其包含主面，该主面相对于六方晶系化合物的c面以大于10度且小于80度的倾斜角倾斜，且包含该 六方晶系化合物；和(b)半导体区域，其包含半导体层，该半导体层设置在上述支撑基体的 上述主面上，且包含与上述六方晶系化合物不同的六方晶系氮化镓基半导体。上述支撑基 体的上述六方晶系化合物的(0001)面与上述半导体层的上述六方晶系氮化镓基半导体的 (0001)面的倾斜角为+0. 05度以上且+2度以下、-0. 05度以下且_2度以上，上述半导体层 的上述六方晶系氮化镓基半导体为AlGaN及InGaN中的任意一种。根据该III族氮化物半导体元件，在上述倾斜角范围的支撑基体中，支撑基体的 (0001)面与六方晶系氮化镓基半导体的(0001)面的倾斜角为0.05度以上且2度以下时， 在六方晶系氮化镓基半导体中，应变缓和得到抑制，六方晶系氮化镓基半导体中的位错密 度增加得到抑制。本专利技术的III族氮化物半导体元件，在透射电子束衍射图像中，上述支撑基体的 <0001>方向与上述六方晶系氮化镓基半导体的<0001〉方向不同。在该III族氮化物半导 体元件中，六方晶系氮化镓基半导体在与支撑基体的主面平行的面内弹性地应变，因此应 变缓和的发生得到抑制，GaN的<0001〉方向与六方晶系氮化镓基半导体的<0001〉方向不 同。本专利技术的III族氮化物半导体元件具备(a)支撑基体，其包含主面，该主面相对 于六方晶系化合物的c面以大于10度且小于80度的倾斜角倾斜，且包含该六方晶系化合 物；(b)半导体区域，其包含半导体层，该半导体层设置在上述支撑基体的上述主面上，且 包含与上述六方晶系化合物不同的六方晶系氮化镓基半导体。在透射电子束衍射图像中， 表示上述支撑基体的上述六方晶系化合物的<0001〉方向的第1轴沿着与表示上述六方晶 系氮化镓基半导体的<0001〉方向的第2轴不同的方向延伸。根据该III族氮化物半导体元件，在上述倾斜角范围的支撑基体中，当表示支撑 基体的<0001〉方向的第1轴沿着与表示六方晶系氮化镓基半导体的<0001〉方向的第2轴 不同的方向延伸时，在六方晶系氮化镓基半导体中，应变缓和得到抑制，可避免六方晶系氮 化镓基半导体中位错密度的增加。本专利技术的III族氮化物半导体元件，上述半导体积层含有包含六方晶系氮化镓 基半导体的有源层，上述有源层以来自上述有源层的光的峰值波长包含在400nm以上且 550nm以下的波长范围内的方式设置，上述有源层包含InGaN阱层，该III族氮化物半导体 元件可为发光二极管或半导体激光器。在该III族氮化物半导体元件中，通过抑制位错密 度的增加，III族氮化物半导体元件的发光特性变得良好。在本专利技术的III族氮化物半导体元件中，上述支撑基体可包含蓝宝石、SiC及GaN 中的任意一种。在该III族氮化物半导体元件中，包含上述材料的支撑基体可以利用应变 缓和的抑制。在本专利技术的III族氮化物半导体元件中，上述支撑基体可包含氮化镓基半导体。 上述主面显示半极性。根据该III族氮化物半导体元件，支撑基体及半导体层均包含氮化 镓基半导体，因此可以在氮化镓基半导体的支撑基体上堆积结晶品质良好的氮化镓基半导 体。在本专利技术的III族氮化物半导体元件中，上述支撑基体可含有贯穿位错密度为 IX IO7CnT2以下的氮化镓基半导体区域。根据该III族氮化物半导体元件，可以在低位错的氮化镓基半导体区域上进行氮化镓基半导体的堆积，源自衬底的位错少，因此难以发生应 变的缓和。在本专利技术的III族氮化物半导体元件中，上述支撑基体的上述六方晶系化合物为 GaN，上述倾斜角由上述支撑基体的GaN的(0001)面和上述半导体层的上述六方晶系氮化 镓基半导体的(0001)面规定。根据该III族氮化物半导体元件，可以利用优质的GaN晶片，因此难以发生起因于 源自衬底的位错的应变缓和。在本专利技术的III族氮化物半导体元件中，上述半导体层的上述六方晶系氮化镓 基半导体可为InGaN。上述倾斜角由上述支撑基体的GaN的(0001)面和上述半导体层的 InGaN的(0001)面规定。根据该III族氮化物半导体元件，可降低InGaN层的应变缓和的 发生。或者，在本专利技术的III族氮化物半导体元件中，上述半导体层的上述六方晶系氮化镓 基半导体可为AlGaN。上述倾斜角由上述支撑基体的GaN的(0001)面和上述半导体层的 AlGaN的(0001)面规定。根据该III族氮化物半导体元件，可降低AlGaN层的应变缓和的 发生。在本专利技术的III族氮化物半导体元件中，上述六方晶系氮化镓基半导体在与上述 支撑基体的上述主面平行的面内弹性地应变。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ⅲ族氮化物半导体元件，其特征在于，具备：支撑基体，其具有主面，该主面相对于六方晶系化合物的ｃ面以大于１０度且小于８０度的倾斜角倾斜，且包含该六方晶系化合物；及半导体区域，其包含半导体层，该半导体层设置在所述支撑基体的所述主面上，且包含与所述六方晶系化合物不同的六方晶系氮化镓基半导体，所述支撑基体的所述六方晶系化合物的（０００１）面与所述半导体层的所述六方晶系氮化镓基半导体的（０００１）面的倾斜角为＋０．０５度以上且＋２度以下、－０．０５度以下且－２度以上，所述半导体层的所述六方晶系氮化镓基半导体为ＡｌＧａＮ及ＩｎＧａＮ中的任意一种。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：善积祐介，盐谷阳平，上野昌纪，中西文毅，
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]