[发明专利]半导体元件的制造方法

说明书

本申请是下述申请的分案申请：

发明名称：半导体元件以及半导体元件的制造方法

申请日：2005年10月27日

申请号：200510118514.8

技术领域

本发明涉及一种在氮化镓(GaN)衬底上具有氮化物类半导体层的半导体元件及其制造方法。

背景技术

氮化镓等的氮化物类半导体作为发光元件和其他的电子器件而被利用或者研究，利用其特性，蓝色发光二极管和绿色发光二极管已经被实用化。另外，利用氮化物类半导体，正在开发作为下一代的高密度光盘光源的蓝紫色半导体激光器。

以往，在制作利用了氮化物类半导体的发光元件时，作为衬底，主要使用蓝宝石衬底。可是，蓝宝石衬底和其上所形成的氮化物类半导体的晶格不匹配率约为13％非常大，在该氮化物类半导体中高密度地存在位错等的缺陷，难于得到优质的氮化物类半导体。

另外，近年来，正在开发缺陷密度较少的氮化镓衬底(以后称为“GaN衬底”)，与GaN衬底的利用方法相关的研究开发盛行。提出有主要利用GaN衬底来作为半导体激光器用衬底。

在使氮化物类半导体在GaN衬底上生长的情况下，当使氮化物类半导体在C面、即(0001)面上生长时，就产生不能得到良好的结晶性这样的问题。对于该问题，在专利文献1中，提出了如下技术：通过使GaN衬底的上表面相对于C面倾斜大于等于0.03°小于等于10°，就可以提高形成于该GaN衬底上的氮化物类半导体发光元件的结晶性，可实现长寿命化。

此外，关于利用氮化物类半导体来形成半导体元件的技术，例如还公开在专利文献2、3中。

专利文献1：特开2000-223743号公报

专利文献2：特开2000-82676号公报

专利文献3：特开2003-60318号公报

另外，在利用GaN衬底来形成半导体激光器等的半导体元件时，希望不仅是形成于GaN衬底上的氮化物类半导体层的结晶性良好，而且其表面的平坦性也良好。但是，在利用专利文献1的技术来使氮化物类半导体层在GaN衬底上生长时，该氮化物类半导体层的表面的平坦性不充分，进而不能充分确保其结晶性。因此，在利用该氮化物类半导体层来形成半导体元件时，存在其电特性恶化或可靠性降低这样的问题。另外，从半导体元件的制造性的观点出发，不希望使GaN衬底的上表面较大程度地倾斜。

发明内容

因此，本发明是鉴于上述的问题而提出的，其目的在于提供一种技术，能够提高利用了GaN衬底的半导体元件的制造性，同时在GaN衬底上形成平坦性及结晶性优越的氮化物类半导体层。

本发明的半导体元件具有氮化镓衬底和在上述氮化镓衬底的上表面上形成的氮化物类半导体层，上述氮化镓衬底的上述上表面相对于(0001)面在<1-100>方向具有大于等于0.1°小于等于1.0°的偏移角度(off angle)。

另外，本发明的半导体元件的制造方法具有如下工序：工序(a)准备上表面相对于(0001)面在<1-100>方向具有大于等于0.1°小于等于1.0°的偏移角度的氮化镓衬底；以及工序(b)在上述氮化镓衬底的上述上表面上形成氮化物类半导体层。

根据本发明的半导体元件以及半导体元件的制造方法，因为氮化镓衬底的上表面相对于(0001)面在<1-100>方向具有大于等于0.1°小于等于1.0°的偏移角度，所以能够提高本发明的半导体元件的制造性，同时在氮化镓衬底上形成平坦性以及结晶性优越的氮化物类半导体层。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的氮化镓衬底的结构的立体图。

图2是表示本发明实施方式的半导体元件的结构的立体图。

图3是表示本发明实施方式的半导体元件的结构的变形例的立体图。

图4是表示本发明实施方式的半导体元件的制造方法的流程图。

图5是表示在氮化镓衬底的上表面的偏移角度和在氮化物类半导体层的表面的最大高程差的关系的图。

图6是表示氮化镓衬底的上表面在<1-100>方向具有偏移角度时的、<11-20>方向的偏移角度和在氮化物类半导体层的上表面的最大高程差的关系的图。

图7是本发明实施方式的半导体元件的结构的变形例的立体图。

图8是表示对氮化镓衬底的热处理时间和在该氮化镓衬底的上表面的最大高程差的关系的图。

图9是表示对氮化镓衬底的热处理温度和在该氮化镓衬底的上表面的最大高程差的关系的图。