[发明专利]制造Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体的方法、二极管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及III-V族化合物半导体的制造方法、肖特基势垒二极管、发光二极管、激光二极管和这些二极管的制作方法。例如，本发明涉及能实现减少n型载流子密度的III-V族化合物半导体的制造方法、肖特基势垒二极管、发光二极管、激光二极管和这些二极管的制作方法。

背景技术

III-V族化合物半导体主要用于肖特基势垒二极管、发光二极管(LED)、激光二极管(LD)和其它类似的半导体器件。为了制造这样的III-V族化合物半导体，常规提出了例如升华(sublimination)、氢化物气相外延(HVPE)、分子束外延(MBE)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)和类似的气相外延。

其中，MOCVD是一种有代表性的气相外延。其蒸发用作含III族元素的材料的有机金属并热分解衬底表面的蒸发材料，且导致分解的材料与含V族元素的气体反应而沉积膜。该方法可以控制膜的厚度、组成等，并且也有出色的生产性。由此，该方法广泛地用作制造III-V族化合物半导体的沉积技术。

在MOCVD中使用的含III族元素的材料可以是，例如，如日本专利特开No.2006-342101中公开的制造有机金属化合物的方法中制造的有机金属化合物。该公布公开了一种制造包含小于0.05ppm的有机硅、小于10ppm的氧和小于10ppm的碳化硅作为杂质的有机金属化合物的方法。

然而，当由该公布中公开的方法制造的有机金属化合物用作MOCVD中含III族元素的材料，以生长未掺杂的III-V族化合物半导体时，III-V族化合物半导体没有引入n型杂质就具有高得不利的n型载流子密度。如果这样的III-V族化合物半导体用于形成肖特基势垒二极管的漂移层，则该漂移层具有非常高的n型载流子密度，并且还不能被控制以具有低于上述高密度的载流子密度。此外，如果制作LED等并且要生长p型III-V族化合物半导体，则必须显著减小n型杂质浓度。更具体地，当在MOCVD中使用该公布中公开的有机金属化合物生长III-V族化合物半导体时，III-V族化合物半导体具有非常高的n型载流子密度，并且制造具有低n型载流子密度的III-V族化合物半导体、p型III-V族化合物半导体等的方法有改进的空间。

发明内容

因此，本发明构思了一种III-V族化合物半导体的制造方法、肖特基势垒二极管、发光二极管、激光二极管和制作它们的方法，其可以实现降低的n型载流子密度。

本发明人已进行了彻底的研究，来寻找允许未掺杂的III-V族化合物半导体生长以具有降低至一密度(例如至多5×10¹⁵cm^-3)的n型载流子密度的条件。

更具体地，本发明提供了一种通过采用包含III族元素的材料的金属有机化学气相沉积制造III-V族化合物半导体的方法，包括下述步骤：开始准备籽晶衬底；和通过采用有机金属作为包含III族元素的材料在籽晶衬底上生长III-V族化合物半导体，有机金属包含至多0.01ppm的硅、至多10ppm的氧和小于0.04ppm的锗。

本发明人发现，当采用MOCVD制造未掺杂的III-V族化合物半导体时，可以使用用作包含III族元素的材料作为有机金属，其包含硅、氧和锗的杂质上限分别为至多0.01ppm、至多10ppm和小于0.04ppm。当采用本发明生长未掺杂的III-V族化合物半导体时，III-V族化合物半导体可以具有减小至所希望密度(例如至多5×10¹⁵cm^-3)的n型载流子密度。常规地，难以将n型载流子密度控制在低密度范围内。如上所述，本发明可以帮助将n型载流子密度控制在这样的范围内，并且还实现了制造p型III-V族化合物半导体时常规需要的减少的n型杂质。

注意，上述的硅含量是由电感耦合等离子体-原子发射光谱法(ICP-AES)测量的值。上述氧含量是由傅立叶变换-核磁共振(FT-NMR)测量的值。上述锗含量是由电感耦合等离子体-质谱(ICP-MS)测量的值。

在制造III-V族化合物半导体的上述方法中，优选有机金属是选自三甲基镓、三乙基镓、三甲基铝和三甲基铟的至少一种类型的物质。

三甲基镓、三乙基镓、三甲基铝和三甲基铟中至少之一的有机金属在制造未掺杂的III-V族化合物半导体中是有效的。