[发明专利]成膜方法、半导体发光元件的制造方法、半导体发光元件和照明装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种成膜方法、半导体发光元件的制造方法、半导体发光元件和照明装置。

背景技术

金属有机化合物气相沉积(MOCVD)法已经用于第III族氮化物半导体薄膜的外延生长，这是由于MOCVD法趋于获得高生产性的原因。虽然通过MOCVD法生长的传统的第III族氮化物半导体薄膜大部分为具有在10⁹cm^-2量级的后半部分至10¹⁰cm^-2量级的范围内的穿透位错密度的低品质，但随着近年来的技术开发的进展，其高品质的单晶膜已经变得可获得。例如，在现在市购可得的蓝色LED中，在具有平坦表面的蓝宝石基板上的厚度为约5至10μm的第III族氮化物半导体薄膜晶体生长的情况下，穿透位错密度已经成功地降低至约1×10⁹cm^-2。与其它化合物半导体装置相比，该穿透位错密度是明显较大的值。然而，作为形成在具有平坦表面的蓝宝石基板上并且用于蓝色LED的第III族氮化物半导体薄膜，该值表示非常良好的结晶性。

考虑未来装置性能的进一步改善，期望第III族氮化物半导体薄膜实现穿透位错密度为约5×10⁸cm^-2，或甚至更期望其具有穿透位错密度为约1×10⁸cm^-2。然而，在具有平坦表面的蓝宝石基板上，难以使穿透位错密度降低至约5×10⁸cm^-2，并且甚至更难以使穿透位错密度进一步降低至约1×10⁸cm^-2。就这点而言，例如，通过使用在其表面上设置有凹凸的蓝宝石基板和碳化硅基板的任何来降低穿透位错密度的方法现在正在研究中。然而，上述基板的使用可能导致基板成本增加的问题。

与此同时，以下的其它方法现在正在研究中：通过在蓝宝石基板上形成由AlN膜制成并且通过溅射法沉积的缓冲层，并且在其上通过MOCVD法形成由第III族氮化物半导体制成的底层，来获得高品质的第III族氮化物半导体薄膜(例如，专利文献1)。专利文献1公开了：在由AlN膜制成的缓冲层中的小于1％的氧含量改善了蓝宝石基板与缓冲层之间的晶格匹配性，改善了缓冲层的取向性，并因此改善了形成在缓冲层上的第III族氮化物半导体薄膜的结晶性。专利文献1也公开了：为了将具有良好的结晶性的底层(为根据专利文献1的含有Ga的第III族氮化物半导体)形成于含有小于1％的氧的由AlN膜制成的缓冲层上，底层的膜厚度优选设定在0.1至8μm的范围内，或从生产性的观点，优选设定在0.1至2μm的范围内。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请特开No.2011-82570

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1公开了具有良好的结晶性的底层可以通过以下来获得：将由第III族氮化物半导体薄膜制成的底层形成在由AlN膜制成并且含有小于1％的氧的缓冲层上，同时将底层的膜厚度设定在0.1至8μm的范围内。然而，没有公开当底层的膜厚度在0.1至8μm的范围内时的底层的结晶性与膜厚度之间的关系。

根据本申请的发明人对专利文献1中记载的发明进行的验证测试，当膜厚度是5μm以上时，底层的结晶性优异。这是由以下现象导致的结果：因为在蓝宝石与缓冲层之间或在缓冲层与底层之间的界面处发生的位错在底层生长时随着膜厚度增加而弯曲，传播至底层的表面的穿透位错密度降低。