[发明专利]Ⅲ族氮化物系化合物半导体的制造方法、包括Ⅲ族氮化物系化合物半导体的晶片以及Ⅲ族氮化物系化合物半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造具有所谓的纤锌矿结构(wurtzitestructure)的Ⅲ族氮化物系化合物半导体的方法。更具体而言，本发明涉及一种通过外延生长制造具有m面主表面的Ⅲ族氮化物系化合物半导体的方法。

用于本文的“Ⅲ族氮化物系化合物半导体”包括由式Al_xGa_yIn_1-x-yN(0≤x≤l，0≤y≤l，0≤x+y≤l)表示的半导体；含有预定元素从而例如获得n型/p型导电的这种半导体；以及其中部分Ⅲ族元素由B和/或Tl取代、和/或部分V族元素由P、As、Sb和/或Bi取代的这种半导体。

背景技术

Ⅲ族氮化物系化合物半导体发光器件已经被广泛使用，且已经进行了很多尝试以改进器件的特征。通常而言，Ⅲ族氮化物系化合物半导体发光器件通过在由不同于Ⅲ族氮化物系化合物半导体的材料制得的衬底上例如蓝宝石衬底(下文中可将衬底称作“异质衬底”)外延生长Ⅲ族氮化物系化合物半导体而制造。在最普遍的外延生长方法中，生长Ⅲ族氮化物系化合物半导体，使得半导体的厚度方向沿着c轴，且半导体具有c面主表面。

已知的是，当在Ⅲ族氮化物系化合物半导体发光器件中，例如具有多量子阱结构的层在c轴方向堆叠(即堆叠层之间的界面与c面平行)时，压电场通过发光器件中的应力产生，降低了量子效率。在形成不同于发光器件的器件(例如HEMT)的情况下，也不希望产生这种归因于内应力的压电场。

鉴于前述内容，已经尝试开发一种用于Ⅲ族氮化物系化合物半导体外延生长的技术，以使半导体的厚度方向不沿着c轴。

专利文献1：日本专利申请特许公开(kokai)No.2006-036561

非专利文献1：Koji Okuno等人，Technical Report of TheInstitute of Electronics，Information and Communication EngineersED 2002-20

发明内容

本发明待解决的问题

专利文献1公开了一种通过形成掩模而防止晶体在不希望的生长轴方向上生长的技术。公开在非专利文献1中的技术不能防止晶体在不希望的生长轴方向上生长。本发明人已经通过应用并改进在非专利文献1中公开的技术完成了本发明。

解决问题的手段

在本发明的第一方面，提供一种用于制造Ⅲ族氮化物系化合物半导体的方法，其包括热处理衬底的主表面，其中所述主表面上具有含有至少一个倾斜侧表面的台面；通过在氨供应下的氮化而在具有台面的衬底表面上形成氮化铝薄膜；和主要在衬底的台面侧表面上外延生长Ⅲ族氮化物系化合物半导体。

在本发明的第二方面，衬底为具有m面主表面的蓝宝石衬底；台面具有除了主表面之外的侧表面；和在蓝宝石衬底的m面中，由侧表面和主表面形成的线由a轴向c轴方向倾斜15°-90°。

在本发明的第三方面，衬底为具有c面主表面的蓝宝石衬底，且台面具有除了主表面之外的侧表面。

在本发明的第四方面，提供一种用于制造Ⅲ族氮化物系化合物半导体的方法，其包括热处理蓝宝石衬底的a面主表面，所述主表面上具有含有至少一个侧表面的台面，所述侧表面具有与c面成45°或更小的倾角(off angle)(本文所使用的术语“倾”指其中表面从晶面而倾斜)；通过在氨供应下的氮化而在具有台面的表面上形成氮化铝薄膜；和主要在具有与c面成45°或更小倾角的台面的侧表面上外延生长Ⅲ族氮化物系化合物半导体，从而形成具有m面主表面的Ⅲ族氮化物系化合物半导体层，其中所述m面主表面平行于蓝宝石衬底的a面表面。

在本发明的第五方面，在台面的侧表面中，两个具有不同法向矢量的侧表面中之一覆盖有使得Ⅲ族氮化物系化合物半导体不易外延生长的材料。

在本发明的第六方面，在台面的侧表面中，对两个具有不同法向矢量的侧表面中之一进行处理，以使其具有使得Ⅲ族氮化物系化合物半导体在处理的侧表面上的外延生长不易进行的浮凸(embossment)或粗糙度。在这种情况下，在两个具有不同法向矢量的侧表面中之一上形成浮凸或粗糙度可在形成侧表面之后例如通过蚀刻来实施。或者，这种具有浮凸或粗糙度的侧表面可首先形成。

在本发明的第七方面，从上观看时，台面以条状排列。

在本发明的第八方面，从上观看时，台面以栅格形式排列。

在本发明的第九方面，在热处理中，通过供给铝或铝化合物形成具有厚度的铝薄膜。

在本发明的第十方面，通过供给三甲基铝形成铝薄膜。