含有铝的氮化物中间层的制造方法、氮化物层的制造方法和氮化物半导体元件的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种含有铝的氮化物中间层的制造方法、氮化物层的制造方法和氮化物半导体元件的制造方法，在利用以连续ＤＣ方式施加电压而进行的ＤＣ磁控溅射法来层积含有铝的氮化物中间层时，采用以下（１）～（３）中的至少一个条件。（１）把靶电极表面的中心与基板生长面之间的最短距离设定成１００ｍｍ以上２５０ｍｍ以下。（２）使用氮气作为向ＤＣ磁控溅射装置供给的气体。（３）把靶电极相对基板的生长面倾斜配置。

【技术实现步骤摘要】
含有铝的氮化物中间层的制造方法、氮化物层的制造方法和氮化物半导体元件的制造方法
本专利技术涉及含有铝的氮化物中间层的制造方法、氮化物层的制造方法和氮化物半导体元件的制造方法。
技术介绍
由于含有氮的III-V族化合物半导体(III族氮化物半导体)具有与从红外到紫外区域波长的光能量相当的禁带宽度，所以作为发出具有从红外到紫外区域波长的光的发光元件或具有接受该区域波长的光的受光元件的材料是有用的。III族氮化物半导体由于构成III族氮化物半导体的原子之间的结合强、绝缘破坏电压高、饱和电子速度大，所以作为耐高温、高输出、高频的晶体管等电子器件的材料也是有用的。且III族氮化物半导体作为几乎对于环境无害，且容易处理的材料也被关注。如上所述，为了使用良好的材料即III族氮化物半导体来制作实用的氮化物半导体元件，就需要在规定的基板上层积由III族氮化物半导体的薄膜构成的III族氮化物半导体层来形成规定的元件结构。在此，作为基板，最合适的是使用具有能够在基板上使III族氮化物半导体直接生长的晶格常数和热膨胀系数的由III族氮化物半导体构成的基板，作为由III族氮化物半导体构成的基板例如优选使用氮化镓(GaN)基板等。但现状是GaN基板其尺寸小到直径2英寸以下，且价格非常高，所以不实用。因此，现状是作为氮化物半导体元件制作用的基板而使用与III族氮化物半导体晶格常数差和热膨胀系数差大的蓝宝石基板和炭化硅(SiC)基板等。在蓝宝石基板与代表性的III族氮化物半导体即GaN之间存在有约16％左右的晶格常数差。SiC基板与GaN之间存在有约6％左右的晶格常数差。在基板与在其上生长的III族氮化物半导体之间存在有这样大的晶格常数差的情况下，一般难于使由III族氮化物半导体构成的晶体在基板上外延生长。例如直接使GaN晶体在蓝宝石基板上外延生长时，GaN晶体的立体生长不可避免，有不能得到具有平坦表面的GaN晶体的问题。于是，为了消除基板与III族氮化物半导体之间的晶格常数差而一般进行在基板与III族氮化物半导体之间形成被称为所谓缓冲层的层。例如在特开平02-229476号公报(专利文献1)中就记载有：在蓝宝石基板上把A1N的缓冲层利用MOVPE法形成后，使由AlxGa1-xN构成的III族氮化物半导体生长的方法。但即使是专利文献1记载的方法，也难于再现性良好地得到具有平坦表面的A1N缓冲层。这认为是在利用MOVPE法形成AlN的缓冲层时，作为原料气体而使用的三甲基铝(TMA)气体和氨气(NH3)在气相中容易反应的缘故。因此，在专利文献1记载的方法中，难于使表面平坦且缺陷密度小的高质量的、由AlxGa1-xN构成的III族氮化物半导体在AlN缓冲层上再现性良好地生长。例如被日本特开昭60-173829号公报(专利文献2)公开有：在蓝宝石基板上利用施加直流偏压的高频溅射法来形成AlxGa1-xN(0＜x≤1)缓冲层的方法。但通过专利文献2记载的方法在AlxGa1-xN(0＜x≤1＝缓冲层上形成的III族氮化物半导体，如日本特开2000-286202号公报(专利文献3)的段落[0004]和日本特开2001-094150号公报(专利文献4)的段落[0004]所记载的那样，不具有良好的结晶性。于是，在专利文献3中提出有：把利用DC磁控溅射法形成的由III族氮化物半导体构成的缓冲层在氢气和氨气的混合气体环境下进行热处理的方法，在专利文献4中提出有：在被升温到400℃以上的蓝宝石基板上利用DC磁控溅射法来形成50埃以上3000埃以下膜厚度的、由III族氮化物半导体构成的缓冲层的方法。在日本特开2008-034444号公报(专利文献5)提出有：在被加热到750℃的蓝宝石基板上利用高频溅射法来形成由AlN柱状晶构成的缓冲层的方法。但利用上述专利文献3～5记载的方法，形成由III族氮化物半导体构成的缓冲层，在该缓冲层上形成III族氮化物半导体层时也不能再现性良好地形成具有良好结晶性的III族氮化物半导体层，其结果是不能再现性良好地制作具有良好特性的氮化物半导体元件。
技术实现思路
鉴于上述情况，本专利技术的目的在于提供一种能够使具有良好结晶性的氮化物层再现性良好地形成在其上方的含有铝的氮化物中间层的制造方法、该氮化物层的制造方法和使用该氮化物层的氮化物半导体元件的制造方法。本专利技术的第一形态能够提供含有铝的氮化物中间层的制造方法，包括：把基板和含有铝的靶电极隔开100mm以上250mm以下的距离来配置的工序、通过在基板与靶电极之间利用以连续DC方式施加电压而进行的DC磁控溅射法而在基板表面上形成含有铝的氮化物中间层的工序。在此，在本专利技术第一形态的含有铝的氮化物中间层的制造方法中，优选在基板和靶电极的配置工序与形成含有铝的氮化物中间层的工序之间，还包括有向基板与靶电极之间导入氮气的工序。在本专利技术第一形态的含有铝的氮化物中间层制造方法中，优选在基板和靶电极的配置工序中把靶电极相对基板倾斜地来配置基板和靶电极。本专利技术的第二形态能够提供含有铝的氮化物中间层的制造方法，包括：把基板和含有铝的靶电极隔开间隔配置的工序、向基板与靶电极之间导入氮气的工序、通过在基板与靶电极之间利用以连续DC方式施加电压而进行的DC磁控溅射法而在基板表面上形成含有铝的氮化物中间层的工序。在此，在本专利技术第二形态的含有铝的氮化物中间层的制造方法中，优选在基板和靶电极的配置工序中把靶电极相对基板倾斜地来配置基板和靶电极。本专利技术的第三形态能够提供含有铝的氮化物中间层的制造方法，包括：把基板和含有铝的靶电极隔开间隔而使靶电极相对基板倾斜配置的工序、通过在基板与靶电极之间利用以连续DC方式施加电压而进行的DC磁控溅射法而在基板表面上形成含有铝的氮化物中间层的工序。本专利技术的第四形态能够提供氮化物层的制造方法，包括：把基板和含有铝的靶电极隔开100mm以上250mm以下的距离来配置的工序、通过在基板与靶电极之间利用以连续DC方式施加电压而进行的DC磁控溅射法而在基板表面上形成含有铝的氮化物中间层的工序、在含有铝的氮化物中间层上形成氮化物层的工序。在此，本专利技术第四形态的氮化物层的制造方法，优选在基板和靶电极的配置工序与形成含有铝的氮化物中间层的工序之间，还包括有向基板与靶电极之间导入氮气的工序。在本专利技术第四形态的氮化物层的制造方法中，优选在基板和靶电极的配置工序中把靶电极相对基板倾斜地来配置基板和靶电极。本专利技术的第五形态能够提供氮化物层的制造方法，包括：把基板和含有铝的靶电极隔开间隔配置的工序、向基板与靶电极之间导入氮气的工序、通过在基板与靶电极之间利用以连续DC方式施加电压而进行的DC磁控溅射法而在基板表面上形成含有铝的氮化物中间层的工序、在含有铝的氮化物中间层上形成氮化物层的工序。在此，在本专利技术第五形态的氮化物层的制造方法中，优选在基板和靶电极的配置工序中把靶电极相对基板倾斜地来配置基板和靶电极。本专利技术的第六形态能够提供氮化物层的制造方法，包括：把基板和含有铝的靶电极隔开间隔而使靶电极相对基板倾斜配置的工序、通过在基板与靶电极之间利用以连续DC方式施加电压而进行的DC磁控溅射法而在基板表面上形成含有铝的氮化物中间层的工序、在含有铝的氮化物中间层上形成氮化物层的工序。本专利技术的第七形态能够提供氮化物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有铝的氮化物中间层的制造方法，其特征在于，包括：把基板和含有铝的靶电极隔开１００ｍｍ以上２５０ｍｍ以下的距离来配置的工序、通过在所述基板与所述靶电极之间利用以连续ＤＣ方式施加电压而进行的ＤＣ磁控溅射法而在所述基板表面上形成含有铝的氮化物中间层的工序。

【技术特征摘要】
JP 2009-9-11 210382/091.一种氮化物半导体发光二极管元件的制造方法，其特征在于，包括：把具有c面的蓝宝石基板和含有铝的靶电极隔开100mm以上250mm以下的距离来配置的工序；通过在所述基板与所述靶电极之间利用以连续DC方式施加电压而进行的DC磁控溅射法而在所述基板表面上形成厚度为5nm以上50nm以下的、由向所述基板的所述表面的法线方向伸长的晶粒整齐排列的柱状晶集合体构成的、用Alx0Gay0N表示的含有铝的氮化物中间层的工序，其中，0≤x0≤1、0≤y0≤1、x0+y0≠1；在所述含有铝的氮化物中间层上形成具有(004)面的含Ga的Alx1Gay1Inz1N层的工序，其中，0≤x1≤1、0≤y1≤1、0≤z1≤1、x1+y1+z1≠0；在所述基板和所述靶电极的配置工序中把所述靶电极相对所述基板倾斜地来配置所述基板和所述靶电极，在所述基板和所述靶电极的配置工序与形成所述含有铝的氮化物中间层的工序之间，还包括有向所述基板与所述靶电极之间导入体积比率即氮比率是75％以上的氮气的工序，在导入所述氮气工序后，施加所述电压形成所述含有铝的氮化物中间层，所述靶电极配置成相对所述基板的生长面的法线方向仅倾斜10°以上45°以下，在具有所述(004)面的含Ga的所述Alx1Gay1Inz1N层上，还含有形成n型氮化物半导体层、MQW活性层和p型氮化物半导体层的工序，其中，0≤x1≤1...

【专利技术属性】
技术研发人员：荒木正浩，内海孝昭，阪田昌彦，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]