III族氮化物半导体元件、制造III族氮化物半导体元件的方法及外延基板技术

提供一种具有氧浓度降低的p型氮化镓系半导体层的III族氮化物半导体元件。III族氮化物半导体元件(11)包括：基板(13)、n型III族氮化物半导体区域(15)、发光层(17)及p型III族氮化物半导体区域(19)。基板(13)的主面(13a)自与沿该第1氮化镓系半导体的c轴延伸的基准轴(Cx)正交的面(Sc)以50度以上且低于130度的范围的角度倾斜。p型III族氮化物半导体区域(19)包含第一p型氮化镓系半导体层(21)，第一p型氮化镓系半导体层(21)的氧浓度为5×1017cm-3以下。第一p型氮化镓系半导体层(21)的p型掺杂物浓度Npd与氧浓度Noxg的浓度比(Noxg/Npd)为1/10以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种III族氮化物半导体元件、制造III族氮化物半导体元件的方法及外延基板。
技术介绍
在专利文献I中，记载有用于蓝色发光器件的InGaN层的生长方法。规定了 InGaN生长时的生长温度与生长速度。在先技术文献专利文献专利文献1:日本特开平6-209122号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题在专利文献I中的生长中，将蓝宝石基板配置在生长炉的基座上后，在摄氏510度的基板温度下使氨、TMG、作为载气的氢气流过，而生长GaN缓冲层。在该期间中，自锥形石英管持续流出氢气及氮气，并使基座缓慢地旋转。该GaN缓冲层的表面由c面构成。在GaN缓冲层的生长后，在摄氏1020度的基板温度下，同样地将氢气作为载气而使TMG流过，从而生长约2 μ m厚的GaN层。在该GaN层生长后，在摄氏805度的基板温度下，将载气切换为氮气，使TMG、TM1、氨、及硅烷流过，从而生长掺杂Si的InGaN。在该InGaN生长的期间中，自锥形石英管所供给的气体仅为氮气。根据专利文献1，当使GaN在c面上生长时使氢气及氮气流过，而在InGaN的生长时使氮气流过。根据专利技术人的研究，使III族氮化物在不是极性面的非极性面上生长时，与如上所述的c面GaN表面相比，未供给至生长炉中的氧容易因半极性表面的结晶状态不同而作为杂质混入。不含In的氮化镓系半导体、例如GaN或AlGaN是一边供给氢气一边生长的。在显现高还原性的氢气的环境下，氧自生长炉内的存留物、例如夹具或附着物上脱离。在容易混入氧的非极性面上的外延生长中，结果该氧混入至外延膜中。氧在P型氮化物半导体层中成为补偿杂质。因此，不含In的氮化镓系半导体的外延生长虽在含有氢气的环境下进行，但其会使外延层的电阻增大，使半导体元件的电气特性恶化。本专利技术的一个方式鉴在此种情况，其目的在于提供一种具有氧浓度降低的P型氮化镓系半导体层的III族氮化物半导体元件，此外，本专利技术的另一个方式的目的在于提供一种可降低氧杂质的混入量的制造III族氮化物半导体元件的方法，进而，本专利技术的又一个方式的目的在于提供一种用于该III族氮化物半导体元件的外延基板。用于解决问题的手段本专利技术的一个方式的III族氮化物半导体元件包括:(a)基板，其含有由第I氮化镓系半导体构成的主面、且具有导电性；以及(b)III族氮化物半导体区域，其包含第一 P型氮化镓系半导体层、且设置于上述主面上。上述基板的上述主面自与沿该第I氮化镓系半导体的c轴延伸的基准轴正交的面以50度以上且低于130度的范围的角度倾斜，上述第一P型氮化镓系半导体层的氧浓度为5 X IO17Cm-3以下，上述第一 P型氮化镓系半导体层的P型掺杂物浓度Npd与上述氧浓度Noxg之比(Noxg/Npd)为1/10以下。根据该III族氮化物半导体元件，第一 P型氮化镓系半导体层设置于基板的主面上，该主面自与沿基板的第I氮化镓系半导体的C轴延伸的基准轴正交的面以50度以上且低于130度的范围的角度倾斜。在该角度范围内，可使第一 P型氮化镓系半导体层中的氧浓度为5X IO17CnT3以下，因此可减少通过第一 P型氮化镓系半导体层中所含有的氧而补偿第一 P型氮化镓系半导体层中的P型掺杂物的情况。此外，由于比(Noxg/Npd)为1/10以下，因此可降低P型掺杂物浓度Npd。在本专利技术的一个方式的III族氮化物半导体元件中优选，上述第一 P型氮化镓系半导体层不含铟作为III族构成元素。根据该III族氮化物半导体元件，在不含铟作为III族构成元素的氮化镓系半导体中，可降低氧浓度，此外，可降低P型掺杂物浓度Npd。本专利技术的一个方式的III族氮化物半导体元件可还包括设置于上述主面上的η型氮化镓系半导体层、及用于发光层的氮化镓系半导体层。上述发光层可设置于上述第一 P型氮化镓系半导体层与上述η型氮化镓系半导体层之间，该III族氮化物半导体元件可为发光元件。根据该III族氮化物半导体元件，可在发光元件中提高P型氮化镓系半导体层的电气特性。在本专利技术的一个方式的III族氮化物半导体元件中，上述发光层的发光波长可为440nm以上600nm以下。根据该III族氮化物半导体元件，在产生上述发光波长范围的光的发光元件中，可提高P型氮化镓系半导体的电气特性。在本专利技术的一个方式的III族氮化物半导体元件中，上述发光层的发光波长可为490nm以上600nm以下。根据该III族氮化物半导体元件，在提供长波长的发光的发光元件中，可提高P型氮化镓系半导体的电气特性。本专利技术的一个方式的III族氮化物半导体元件可还包括与上述III族氮化物半导体区域形成接触的电极。优选，上述III族氮化物半导体区域包含与上述电极形成接触的接触层、及P型III族氮化物半导体积层，上述P型III族氮化物半导体积层设置于上述接触层与上述发光层之间，上述P型III族氮化物半导体积层与上述接触层形成接触与第I结，并且与上述发光层形成第2结，上述P型III族氮化物半导体积层的氧浓度为5X IO1W3以下，上述P型III族氮化物半导体积层的P型掺杂物浓度Npd与上述氧浓度Noxg 之比(Noxg/Npd)为 1/10 以下。根据该III族氮化物半导体元件，在自电极至发光层的电流路径中，P型III族氮化物半导体积层中的氧浓度降低，并且比(Noxg/Npd)降低至1/10以下。可提高构成该电流路径的P型III族氮化物半导体的电气特性。在本专利技术的一个方式的III族氮化物半导体元件中，上述第一 P型氮化镓系半导体层可由 GaN、InGaN、AlGaN 或 InAlGaN 构成。根据该III族氮化物半导体元件，在生长于不是极性面的III族氮化物半导体表面上的GaN、InGaN、AlGaN或InAlGaN中，氧浓度降低，并且比(Noxg/Npd)降低至1/10以下。在本专利技术的一个方式的III族氮化物半导体元件中，上述第一 P型氮化镓系半导体层可由GaN或AlGaN构成。根据该III族氮化物半导体元件，在生长于不是极性面的III族氮化物半导体表面上的GaN或AlGaN中，氧浓度降低，并且比(Noxg/Npd)降低至1/10以下。在本专利技术的一个方式的III族氮化物半导体元件中，上述第一 P型氮化镓系半导体层的碳浓度可为lX1017cm_3以下。根据该III族氮化物半导体元件，尤其在制造长波长的发光的发光元件时，要求降低P层半导体的生长温度，因此碳杂质的浓度增加。根据专利技术人的见解，在氮气环境中生长的第一 P型氮化镓系半导体层中，不仅可降低氧浓度，还可降低碳浓度。在本专利技术的一个方式的III族氮化物半导体元件中，上述III族氮化物半导体区域可还包括设置于上述主面上的第二 P型氮化镓系半导体层，上述第二 P型氮化镓系半导体层的氧浓度可为5X IO17CnT3以下，上述第二 P型氮化镓系半导体层可含有铟作为III族构成元素，上述第二 P型氮化镓系半导体层的P型掺杂物浓度Npd与上述氧浓度Noxg之比(Noxg/Npd)可为 1/10 以下。根据该III族氮化物半导体元件，在含有铟作为III族构成元素的P型氮化镓系半导体层中也可降低氧浓度，并且也可将浓度比(Noxg/Npd)降低至1/10以下。因此，可提高该P型III族氮化物半导体的电气特性。本专利技术的另一个方式是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：盐谷阳平，京野孝史，住友隆道，善积祐介，西塚幸司，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：
国别省市：