[发明专利]成膜方法、真空处理装置、半导体发光元件的制造方法、半导体发光元件、半导体电子元件的制造方法、半导体电子元件、照明装置

说明书

本发明提供一种能够通过溅射法制作+c极性的外延膜的成膜方法、成膜装置。本发明的一个实施方式为一种成膜方法，针对被加热器加热至规定温度的外延生长用基板通过溅射法来使具有纤锌矿型结构的半导体膜外延生长，该成膜方法具有以下的工序。首先，以上述基板与加热器分离规定距离地进行配置的方式，将上述基板配置于具有加热器的基板保持部。接着，一边调整上述基板保持部的阻抗一边在上述基板上形成具有纤锌矿型结构的半导体膜的外延膜。

技术领域

本发明涉及一种成膜方法、真空处理装置、半导体发光元件的制造方法、半导体发光元件、半导体电子元件的制造方法、半导体电子元件、照明装置。

背景技术

III族氮化物半导体是以作为IIIB族元素(以下简称为III族元素)的铝(Al)原子、镓(Ga)原子、铟(In)原子与作为VB族元素(以下简称为V族元素)的氮(N)原子的化合物、即氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、氮化铟(InN)以及它们的混合晶体(AlGaN、InGaN、InAlN、InGaAlN)的形式得到的化合物半导体材料。这种III族氮化物半导体是期望应用于光元件、电子元件的材料，该光元件是覆盖远紫外线区域·可见光区域·近红外区域的宽波长区域的发光二极管(LED：Light Emitting Diode)、激光二极管(LD：Laser Diode)、太阳能电池(PVSC：Photo Voltaic Solar Cell)、光电二极管(PD：Photo Diode)等，该电子元件是高频率/高输出用途的高电子迁移率晶体管(HEMT：High Electron Mobility Transistor)、金属氧化物半导体型场效应晶体管(MOSFET：Metal-Oxide-Semiconductor Field EffectTransistor)等。

通常，为了实现上述这种应用，需要在单晶基板上使III族氮化物半导体薄膜外延生长，来得到晶体缺陷少的高品质的单晶膜(外延膜)。为了得到这种外延膜，最期望的是使用由与外延膜相同的材料构成的基板来进行同质外延生长(homoepitaxial growth)。

然而，由III族氮化物半导体构成的单晶基板非常昂贵，因此除一部分应用以外不使用该由III族氮化物半导体构成的单晶基板，主要通过在蓝宝石(α-Al₂O₃)、硅(Si)、碳化硅(SiC)等异种基板上的异质外延生长来得到单晶膜。

另外，这种III族氮化物半导体薄膜的外延生长中使用能够得到高生产率且高品质的外延膜的有机金属化合物化学气相沉积(MOCVD)法。但是，MOCVD法存在生产成本高、容易产生颗粒而难以得到高成品率等问题。

另一方面，溅射法具有能够将生产成本抑制得低且颗粒的产生概率也低的特性。因而，如果能够用溅射法代替III族氮化物半导体薄膜的成膜工艺中的至少一部分工艺，则有可能能够解决上述问题中的至少一部分问题。

然而，存在如下问题：通过溅射法制作出的III族氮化物半导体薄膜的结晶品质比通过MOCVD制作出的III族氮化物半导体薄膜的结晶品质更容易劣化。例如，在非专利文献1中公开了使用溅射法制作出的III族氮化物半导体薄膜的结晶性。在非专利文献1中记载了以下内容：使用高频磁控溅射法使c轴取向的GaN膜在α-Al₂O₃(0001)基板上外延生长，在测定GaN(0002)面的X射线摇摆曲线(XRC)时，该X射线摇摆曲线的半高宽(FWHM)为35.1arcmin(2106arcsec)。该值相对于当前市场上大量销售的α-Al₂O₃基板上的GaN膜而言是非常大的值，表示后述的倾斜的镶嵌度大而使结晶品质差。

即，为了采用溅射法来作为III族氮化物半导体薄膜的成膜工艺，需要减小由III族氮化物半导体构成的外延膜的镶嵌度来获得高结晶品质。