[发明专利]氮化物系半导体元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种半导体元件，尤其是关于一种氮化物系半导体元件。

背景技术

在氮化物系半导体元件中，大多是使用蓝宝石作为其基板，但由于蓝宝石价格高昂，所以如果使用蓝宝石作为基板，则难以削减氮化物系半导体元件的成本。而且，由于蓝宝石是绝缘体，因此当使用蓝宝石作为基板时，必须使某氮化物系半导体层的一部分露出于基板上，并于此处形成电极，以取代在基板的背面设置电极(这样，氮化物系半导体元件的面积变大，因而难以削减成本)。因此，先前提出一种在n型Si基板上将n型氮化物半导体层、p型氮化物半导体层(或者活性层及p型氮化物半导体层)依次层叠而成的氮化物系半导体元件(参照专利文献1、专利文献2、专利文献3)。而且，专利文献3中揭示出，当使用p型硅基板时，必须依次制作p型及n型氮化物结晶，以形成半导体发光元件。另外，相对于价格高于蓝宝石的SiC基板而言，Si基板较为廉价，因此如专利文献1或3所示，提出将氮化物半导体层在各种Si基板上层叠而成的氮化物半导体元件。而且专利文献3揭示出，在n型硅基板上依次制作n型与p型氮化物半导体，以形成半导体发光元件。

另外，提出在Si基板上形成GaN系发光元件，并在此Si基板侧设置有PD(专利文献4)等的集成元件。

而且，关于在发光元件构造中设置隧道接合的构造，在专利文献5中有所提示。

进一步，在专利文献6中提出使p-SiC层在p-SiC基板上成长，且将InGaN活性层、AlGaN包覆层在此p-SiC层上层叠而成的发光元件构造。

此外，在专利文献7等中提出，将n-GaN/活性层/p-GaN的元件构造在Si基板上介隔BP、Al、ZnO等层叠而成的构造。

另外，在专利文献8中，作为使用Si基板的化合物半导体的结晶成长方法，即在Si基板上形成p型杂质掺杂层，并在p型杂质掺杂层上使砷化镓等p型外延层成长。

而且，先前为了防止发生龟裂，提出有如下所述的缓冲层(参照专利文献9)。即，所述缓冲层是在由6H-SiC(0001)构成的基板上，使AlN薄膜成长为第1初始层，并在此第1初始层即AlN薄膜上，使Al_0.15Ga_0.75N成长为膜厚200nm的第2初始层(参照专利文献9的段落“0035”及图1等)。此专利文献9中揭示出可使用Si作为基板。而且，此专利文献9中提出一发明，在Si(硅)或SiC(碳化硅)、Al₂O₃(蓝宝石)等基板上，将第1层与第2层在基板上以特定数量交替层叠而形成超晶格构造。

提出在Si基板上形成GaN系发光元件，并在此Si基板侧设置MOS(专利文献10)或PD(专利文献4)等的集成元件。

而且，关于在相同材料系的发光元件构造中设置隧道接合的构造，在专利文献5中有所提示。

此外，在专利文献6中提出使p-SiC层在p-SiC基板上成长，且将InGaN活性层、AlGaN包覆层在此p-SiC层上层叠而成的发光元件构造。

专利文献1：日本专利特开2003-1792587公报

专利文献2：日本专利特开2003-1427297公报

专利文献3：日本专利特开2003-8061号公报

专利文献4：日本专利特开2000-004047号公报、类似于专利文献4的日本专利特开2000-269542号公报

专利文献5：日本专利特开2002-050790号公报、类似于专利文献5的日本专利特开2003-60236号公报

专利文献6：日本专利特开平11-224958号公报、类似于专利文献6的日本专利特开平11-243228号公报、日本专利特开平11-251635号公报

专利文献7：日本专利特开2000-031535号公报、类似于专利文献7的日本专利特开平10-107317号公报、日本专利特开2000-036617号公报、日本专利特开2000-082842号公报、日本专利特开2001-007395号公报、日本专利特开2001-007396号公报、日本专利特开2001-053338号公报、日本专利特开2001-308381号公报

专利文献8：日本专利特开平8-236453号公报

专利文献9：日本专利特开2002-170776号公报

专利文献10：日本专利特开平7-321051号公报、类似于专利文献1的日本专利特开平6-334168号公报、日本专利特开2000-183325号公报