制备氮化物半导体器件的方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化物半导体器件的制造方法，该方法包括步骤：通过金属有机化学气相沉积形成具有倾斜面的第二氮化物半导体层，其中提供到金属有机化学气相沉积生长设备的生长腔中的V族元素气体对III族元素气体的摩尔流量比率设置为240或更小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氮化物半导体器件的制造方法。
技术介绍
氮化物半导体器件，诸如，氮化物半导体发光二极管器件、氮化物半导体激光器器件和氮化物半导体晶体管器件，使用诸如氮化镓衬底、碳化硅衬底或蓝宝石衬底的衬底制造。在这些衬底中，具有在成本和量产等方面的优势的蓝宝石衬底被广泛应用。不幸的是，由于蓝宝石衬底与形成在衬底上的诸如氮化镓的氮化物半导体层之间的高晶格失配，在氮化物半导体层中产生许多螺纹位错。螺纹位错造成各种特性的劣化，例如氮化物半导体发光二极管器件的发光效率降低，氮化物半导体激光器器件的寿命缩短， 以及氮化物半导体晶体管器件的电子迁移率降低。为了解决此问题，例如专利文献I (日本专利特开第2002-43233号)公开了通过在GaN层之间插入SiN层以降低布置在顶表面上的GaN层中的位错密度的方法。
技术实现思路
如果SiN层部分地形成在用以制造氮化物半导体器件的GaN层上，GaN层将不会在存在SiN层的区域中生长。因此，在形成了 SiN层的部分中位错被终止。然而，位错穿过不存在SiN层的区域。因此，当位错向上传播时，不能预期GaN层中的位错密度被有效降低。此外，当GaN层具有 倾斜面时如果SiN层形成在大的区域中，难以掩埋GaN层，导致GaN层表面形貌劣化。考虑到上述情况，本专利技术的目的是提供氮化物半导体器件的制造方法，其能降低氮化物半导体层中的位错密度(即使形成了氮化硅层)，并获得氮化物半导体层的优良的表面形貌。本专利技术是一种氮化物半导体器件的制造方法，包括步骤通过金属有机化学气相沉积形成第一氮化物半导体层，在第一氮化物半导体层上形成氮化硅层，通过金属有机化学气相沉积形成具有倾斜面的第二氮化物半导体层以覆盖第一氮化物半导体层和氮化硅层，以及通过金属有机化学气相沉积形成具有平整上表面的第三氮化物半导体层以掩埋第二氮化物半导体层的倾斜面。在通过金属有机化学气相沉积形成第二氮化物半导体层的步骤中，提供到金属有机化学气相沉积生长设备的生长腔中的V族元素气体对III族元素气体的摩尔流量比率设置为240或更低。优选地，在本专利技术的氮化物半导体器件的制造方法中，提供蓝宝石衬底，该方法还包括在通过金属有机化学气相沉积形成第一氮化物半导体层的步骤之前在衬底表面上形成缓冲层的步骤，且通过金属有机化学气相沉积形成第一氮化物半导体层的步骤包括在缓冲层上形成第一氮化物半导体层。优选地，在本专利技术的氮化物半导体器件的制造方法中，缓冲层是氮化铝。优选地，在本专利技术的氮化物半导体器件的制造方法中，衬底的表面具有凹部和凸部。优选地，在本专利技术的氮化物半导体器件的制造方法中，第一氮化物半导体层包括倾斜面层和平坦层。优选地，在本专利技术的氮化物半导体器件的制造方法中，第二氮化物半导体层的倾斜面相对于第二氮化物半导体层的生长表面45°或更大的角度倾斜。优选地，在本专利技术的氮化物半导体器件的制造方法中，第二氮化物半导体层具有 2μπι或更大的厚度。根据本专利技术，可提供一种氮化物半导体器件的制造方法，即使形成氮化硅层该方法也能降低氮化物半导体层中的位错密度，并获得氮化物半导体层的优良的表面形貌。本专利技术的上述和其他目的、特征、方面和优势将在本专利技术的下面结合附图的详细描述中变得更为明晰。附图说明图1是示出第一实施例中的氮化物半导体发光二极管器件的制造方法的步骤的截面示意图。图2是示出第一实施例中的氮化物半导体发光二极管器件的制造方法的另一步骤的截面示意图。图3是示出第一实施例中的氮化物半导体发光二极管器件的制造方法的另一步骤的截面示意图。图4是示出第一实施例中的氮化物半导体发光二极管器件的制造方法的另一步骤的截面示意图。图5是示出第一实施例中的氮化物半导体发光二极管器件的制造方法的另一步骤的截面示意图。图6是示出第一实施例中的氮化物半导体发光二极管器件的制造方法的另一步骤的截面示意图。图7是示出第一实施例中的氮化物半导体发光二极管器件的制造方法的另一步骤的截面示意图。图8是示出第一实施例中的氮化物半导体发光二极管器件的制造方法的另一步骤的截面示意图。图9是示出第一实施例中的氮化物半导体发光二极管器件的制造方法的另一步骤的截面示意图。图10是示出第一实施例中的氮化物半导体发光二极管器件的制造方法的另一步骤的截面示意图。 图11是示出第二实施例中的氮化物半导体激光器器件的制造方法的实例的步骤的截面示意图。图12是示出第二实施例中的氮化物半导体激光器器件的制造方法的实例的另一步骤的截面示意图。图13是示出第二实施例中的氮化物半导体激光器器件的制造方法的实例的另一步骤的截面示意图。图14是示出第三实施例中的氮化物半导体晶体管器件的制造方法的实例的步骤的截面示意图。图15是示出第三实施例中的氮化物半导体晶体管器件的制造方法的实例的另一步骤的截面示意图。图16是实例中的测试样品的截面示意图。图17示出实例I中的测试实例的STEM图像。具体实施方式下面将描述本专利技术的实施例。注意在本专利技术的附图中相同或相应的部分用相同的参考符号表不。<第一实施例>首先，如图1的截面示意图所示，执行制备其表面上具有凹部和凸部的衬底I的步骤。例如通过在可以是蓝宝石衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底或氧化锌衬底的衬底I的表面上图案化抗蚀剂且使用ICP(诱导耦合等离子体)等方法蚀刻衬底I的表面的一部分可实施制备其表面上具有凹部和凸部的衬底I的步骤，。然后，如图2的截面示意图所示，执行在衬底I的表面上形成缓冲层2的步骤。例如通过在衬底I的表面上利用溅射层叠由AlxlGahN (O ≤ xl ≤ I)表示的氮化物半导体制成的氮化物半导体层来实施缓冲层2的形成步骤。优选地，氮化铝层形成为缓冲层2。如果氮化铝层形成为缓冲层2，要形成在缓冲层2上的氮化物半导体层中的位错密度倾向于降低。然后，执行通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)在衬底I的表面上形成第一氮化物半导体层的步骤。通过MOCVD形成第一氮化物半导体层的步骤例如可如下实施。首先， 如图3的截面示意图所示,执行通过MOCVD在缓冲层2的表面上形成具有倾斜面3b的倾斜面层3的步骤。例如通过在缓冲层2的表面上利用MOCVD层叠由表达式Alx2Gay2Inz2N (O≤x2≤1， O ≤ y2 ≤ 1,0 ≤ z2 ≤ I,x2+y2+z2 ≠O)表示的氮化物半导体制成的氮化物半导体层可实施通过MOCVD形成倾斜面层3的步骤。优选地，每个倾斜面层3的倾斜面3b相对每个倾斜面层3的生长表面3a倾斜45° 或更大的角度α。在此情况下，在生长的早期阶段出现在衬底I上的位错在横向方向上可被有效弯曲，由此降低了要形成在倾斜面层3上的氮化物半导体层中的位错密度。接着，如图4的截面示意图所示，执行通过MOCVD形成掩埋层4的步骤，掩埋层4 作为平坦层以掩埋暴露在倾斜面层3的倾斜面3b之间的缓冲层2。例如通过在倾斜面层3的倾斜面3b之间暴露的缓冲层2的表面上利用MOCVD层叠由表达式 Alx3Gay3Inz3N(O≤ x3≤ I, O ≤ y3 ≤ I, O ≤ z3 ≤I, x3+y3+z3 幸 0)表示的氮化物半导体形成的氮化物半导体层可实施通过MOCVD形成掩埋层的4的步骤。优选地，如图4所示，例如掩埋层4掩埋倾斜面3b之间的沿着倾斜面层3在其厚度方向上的部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物半导体器件的制造方法，包括步骤：通过金属有机化学气相沉积形成第一氮化物半导体层；在所述第一半导体层上形成氮化硅层；通过金属有机化学气相沉积形成具有倾斜面的第二氮化物半导体层以覆盖所述第一氮化物半导体层和所述氮化硅层；以及通过金属有机化学气相沉积形成具有平坦上表面的第三氮化物半导体层以掩埋所述第二氮化物半导体层的所述倾斜面；在通过金属有机化学气相沉积形成第二氮化物半导体层的所述步骤中，提供到金属有机化学气相沉积生长设备的生长腔中的V族元素气体与III族元素气体的摩尔流量比率设置为240或更小。

【技术特征摘要】
2011.10.07 JP 2011-2228801.一种氮化物半导体器件的制造方法，包括步骤 通过金属有机化学气相沉积形成第一氮化物半导体层； 在所述第一半导体层上形成氮化硅层； 通过金属有机化学气相沉积形成具有倾斜面的第二氮化物半导体层以覆盖所述第一氮化物半导体层和所述氮化硅层；以及 通过金属有机化学气相沉积形成具有平坦上表面的第三氮化物半导体层以掩埋所述第二氮化物半导体层的所述倾斜面； 在通过金属有机化学气相沉积形成第二氮化物半导体层的所述步骤中，提供到金属有机化学气相沉积生长设备的生长腔中的V族元素气体与III族元素气体的摩尔流量比率设置为240或更小。2.根据权利要求1的氮化物半导体器件的制造方法，其中 提供蓝宝石衬底， 所述方法还包括在通过金属有...

【专利技术属性】
技术研发人员：驹田聪，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：