專利名稱：Ⅲ族類氮化物半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及III族類氮化物半導(dǎo)體器件以及制造該器件的方法。
本申請是基于在此處引用的日本的專利權(quán)申請No.平11-130475和11-266499。
III族類氮化物半導(dǎo)體器件，例如藍(lán)光發(fā)射器件等等，是通過下列步驟生產(chǎn)的通過金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積方法(在這個(gè)說明書中縮寫為“MOCVD方法”)在一個(gè)藍(lán)寶石基片上生長一AlxGa1-xN(0≤X≤1)的緩沖層；以及通過相同的MOCVD方法在該緩沖層上更進(jìn)一步生長一個(gè)III族類氮化物復(fù)合的半導(dǎo)體層。
在這種MOCVD方法中，氨氣和III族金屬烷基化合物比如三甲基鋁(TMA)、三甲基鎵(TMG)和三甲基銦的氣體被提供被加熱到一合適溫度的一個(gè)基片上，并且被熱分解以使在該基片上形成一個(gè)期望的結(jié)晶的一個(gè)薄膜。在這個(gè)情況下，金屬有機(jī)化合物比如TMA(三甲基鋁)等，作為用于形成緩沖層的原材料氣體是昂貴的。這是III族類氮化物半導(dǎo)體器件的成本增加的一個(gè)因素。
如果AlxGa1-xN(0≤X≤1)的緩沖層是用MOCVD方法之外的一種方法形成的，則可以避免使用金屬有機(jī)化合物TMA、TMG(三甲基鎵)等。例如，日本的專利權(quán)公報(bào)No.平5-86646已經(jīng)建議了一種方法，在其中緩沖層是通過高頻噴濺方法形成的；在包含氨氣(在一實(shí)施例中為氨和氮)的一氣氛中，在緩沖層被加熱(到從800攝氏度到1000攝氏度的一個(gè)溫度)之后，III族金屬有機(jī)化合物被提供到緩沖層；然后III族類金屬有機(jī)化合物在熱的基片上被分解，以使它的氮化物薄膜蒸發(fā)生長以及相同的成分的AlxGa1-xN(0≤X≤1)生長在該緩沖層上。通過高頻噴濺方法用于形成AlxGa1-xN(0≤X≤1)緩沖層的原料被高純凈金屬鋁和金屬鎵。具有這些金屬的氬和氮的混合氣體作為用作濺射氣體的目標(biāo)。在本例中，所有的原料是不貴的。因此，與使用昂貴金屬有機(jī)化合物作為原料通過MOCVD方法形成緩沖層的情況相比，器件的成本可以降低。
雖然本發(fā)明的發(fā)明者試驗(yàn)過的在日本的專利公報(bào)No.5-86646中的方法，然而，通過MOCVD方法形成的將生長在用高頻濺射方法形成的AlxGa1-xN(00≤X≤1)的緩沖層上的III族類氮化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶度不能夠滿足發(fā)明者的要求。即，以上述的方式獲得的III族類氮化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶度低于由MOCVD方法形成的并將形成在通過MOCVD方法形成的AlxGa1-xN(0≤X≤1)的緩沖層上的III族類氮化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶度。
本申請的發(fā)明者認(rèn)真的進(jìn)行了試驗(yàn)，以改進(jìn)III族類氮化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶度。結(jié)果，本發(fā)明人構(gòu)思出了本申請的發(fā)明。
即，提供了一種III族類氮化物半導(dǎo)體器件，它包括一個(gè)基片；—第一III族類氮化物化合物層，其具有50埃到3000埃的一厚度，并且是通過不使用金屬有機(jī)化合物作為原料的一種方法形成在該基片上；以及—第二III族類氮化物化合物半導(dǎo)體層，其形成在第一III族類氮化物化合物層上。
根據(jù)上面描述的結(jié)構(gòu)的III族類氮化物半導(dǎo)體器件，通過嘗試優(yōu)化將是緩沖層的第一III族類氮化物化合物層的厚度，形成在第一III族類氮化物化合物層上并具有器件功能的第二III族類氮化物化合物半導(dǎo)體層的結(jié)晶度被改進(jìn)。
此外，第一III族類氮化物化合物層的厚度較好的是設(shè)置為在從50埃到3000埃的一范圍內(nèi)。如果該層薄于50埃，則該層不能履行緩沖層的功能。根據(jù)本發(fā)明人的試驗(yàn)，如果每一層是厚于3000埃，那么在第一III族類氮化物化合物層中或者形成在第一III族類氮化物化合物層上的第二III族類氮化物化合物半導(dǎo)體層中存在破裂的危險(xiǎn)，即，層厚比50埃薄或者比3000埃厚都是不好的。
另一方面，然而，日本的專利公報(bào)平5-86646透露使用了厚度從1000埃到7000埃的一個(gè)緩沖層，事實(shí)上薄膜厚度范圍的上限設(shè)置為3000埃是本發(fā)明者剛獲得的新認(rèn)識，并且利用其可以防止緩沖層或第二III族類氮化物化合物半導(dǎo)體層破碎。
在認(rèn)真地考慮之后發(fā)明人更進(jìn)一步進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果，他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在通過直流磁電管濺射方法形成III族類氮化物的緩沖層的情況中，當(dāng)緩沖層是在包含氫氣和氨氣的混合氣體的氣氛中加熱時(shí)，形成在緩沖層上的第二III族類氮化物化合物半導(dǎo)體層的結(jié)晶度被改善。因此本發(fā)明人構(gòu)思了本發(fā)明。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如下。
提供了生產(chǎn)III族類氮化物半導(dǎo)體器件的一種方法，它包括步驟通過不使用金屬有機(jī)化合物作為原料的一種方法在一個(gè)基片上形成第一III族類氮化物化合物半導(dǎo)體層(步驟1)；在包含氫氣和氨氣的混合氣體的氣氛中加熱第一III族類氮化物化合物層(步驟2)；以及在第一III族類氮化物化合物半導(dǎo)體層上形成一第二III族類氮化物化合物半導(dǎo)體層(步驟3)。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如下。
本發(fā)明人拍照下了一個(gè)AlN層的RHEED圖案作為上述的方式中直到步驟2的形成的第一III族類氮化物化合物層的一個(gè)例子，并拍照了AlN層的RHEED圖案作為上述的產(chǎn)生方法中沒有步驟2的形成的第一III族類氮化物化合物層的一例子。作為在兩個(gè)圖案之間比較的結(jié)果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)前者的斑點(diǎn)強(qiáng)度大于后者的斑點(diǎn)強(qiáng)度。
相應(yīng)地，通過執(zhí)行步驟2，在步驟2中第一III族類氮化物化合物層在包含氫氣和氨氣的一種混合氣體的氣氛中加熱，可以確定第一III族類氮化物化合物層的結(jié)晶度改善。
通過下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。


圖1是顯示AlN膜的厚度和GaN層的結(jié)晶度之間關(guān)系的一曲線圖；圖2是顯示用于生長AlN的溫度和GaN層的結(jié)晶度之間關(guān)系的一曲線圖；圖3示出作為本發(fā)明的一實(shí)施例的一光發(fā)射二極管；圖4顯示了通過MOCVD方法形成的將被生長在AlN緩沖層上的GaN層的波動(dòng)曲線(由直流磁電管濺射方法形成的在表2中的示例a)；
圖5顯示了通過MOCVD方法形成的將被生長在AlN緩沖層上的GhN層的波動(dòng)曲線(由直流磁電管濺射方法形成的在表2中的示例b)；圖6顯示了通過MOCVD方法形成的將被生長在AlN緩沖層上的GcN層的波動(dòng)曲線(由直流磁電管濺射方法形成的在表2中的示例c)；圖7A到7E顯示出在表2中示例的RHEED圖案的照片；圖8顯示出在表2中示例a的顯微照片；圖9顯示出在表2中的示例b的顯微照片；圖10顯示出在表2中的示例c的顯微照片；圖11顯示出在表2中的示例d的顯微照片。
在下面將詳細(xì)地描述本發(fā)明的各個(gè)元件。
如果第一III族類氮化物化合物層可以生長在基片上，那么基片的材料沒有具體地限制。例如，藍(lán)寶石、硅、硅碳化物、鋅氧化物、鎵磷化物、鎵砷化物、鎂氧化物、錳氧化物、III族類氮化物半導(dǎo)體單晶等，可以被列舉作為基片材料。
那些材料中較好的是使用藍(lán)寶石基片，并且更好的是使用藍(lán)寶石基片的晶面a，(1120)。
第一III族類氮化物層III族類氮化物或III族類氮化物半導(dǎo)體是由常規(guī)公式AlxGayIn1-x-yN(0≤X≤1，0≤Y≤1，0≤X+Y≤1)表示，其包含所謂的二元化合物，例如AlN、GaN和InN，以及所謂的三元化合物例如AlxGa1-xN、AlxIn1-xN和GaxIn1-xN(在每個(gè)公式中0≤X≤1)。III族元素可以部分地用硼(B)、鉈(TI)等替代。更進(jìn)一步，氮(N)可以部分地用磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)等代換。
作為其中未使用金屬有機(jī)化合物作為原料的方法，有包括反應(yīng)性的濺射方法的濺射方法(尤其是直流磁電管濺射方法)、蒸發(fā)方法、離子電鍍方法、激光燒蝕方法和ECR方法。根據(jù)這些方法，金屬鋁、金屬鎵、金屬銦和氮或氨氣被使用作為形成第一III族類氮化物化合物的緩沖層的原料。做為選擇，第一III族類氮化物化合物可以被用作它本身的一個(gè)目標(biāo)。在任一情況下，這些原料與有機(jī)鋁相比是便宜的。
圖1顯示了通過直流磁電管濺射方法形成的AlN膜的厚度和通過MOCVD方法形成在AlN膜上的GaN層(2微米)的結(jié)晶度之間的關(guān)系。在該曲線圖中，垂直軸表示GaN層的X射線波動(dòng)曲線的半值寬度(秒)。在該曲線圖中，符號□表示在AlN是通過MOCVD方法(基片溫度400攝氏度)形成的情況下GaN層的X射線波動(dòng)曲線的半值寬度?？梢苑判牡氖?，對于GaN層結(jié)晶度的獲得等級是足以構(gòu)成作為器件的功能的。
此外，在圖1中的測量條件如下。
基片藍(lán)寶石晶面a用于濺射的基片表面的溫度430℃濺射氣體Ar(8sccm)/N2(10sccm)直流功率0.5W(在大約182cm2的電極區(qū)域)膜厚度按照濺射時(shí)間調(diào)整從圖1的結(jié)果看出，當(dāng)GaN層的厚度不小于100埃但是小于1000埃時(shí)，獲得其結(jié)晶度相當(dāng)于或者比背景技術(shù)中的低溫度緩沖層的結(jié)晶度更出色的GaN層。甚至在GaN層的厚度超出上述范圍的情況中，如果GaN層的厚度不小于50埃但是不大于3000埃，GaN層的半值寬度被設(shè)置為不大于30秒，以使GaN層能被使用作為構(gòu)成器件功能的層。
由一般用途的緩沖層形成方法(低溫度MOCVD方法)形成的一AlN或者GaN緩沖層，在被形成作為一個(gè)膜時(shí)，具有無定形的或者接近無定形的結(jié)構(gòu)。在向上加熱期間，在其中緩沖層被加熱到用于將被接下來生長的一第二組的III氮化物化合物半導(dǎo)體層的生長的溫度，在緩沖層中的AlN或者GaN被再結(jié)晶并且正好在第二組的III氮化物化合物半導(dǎo)體層形成為一個(gè)膜之前變成多晶的。這為第二組的III氮化物化合物半導(dǎo)體層帶來最適宜的結(jié)晶粒徑和密度，所以可以產(chǎn)生好的單晶生長。結(jié)晶粒徑和密度對于第二III族類氮化物化合物半導(dǎo)體的高品質(zhì)的生長是重要的。因?yàn)榫彌_層的厚度與這些參數(shù)相關(guān)，所以這些參數(shù)是相對地敏感的。
可以認(rèn)為，當(dāng)一個(gè)低溫度緩沖層在相同的溫度加熱時(shí)，隨著層變得較薄該層的結(jié)晶度趨于變成更好。假設(shè)厚度不同的幾個(gè)例子，隨著樣品變厚為獲得相同的結(jié)晶度需要的溫度變高。結(jié)果，所謂的低溫度緩沖層的厚度應(yīng)該被設(shè)置為特別的最適宜的值，并且該厚度只能允許是在一個(gè)狹窄的范圍內(nèi)(從100埃到200埃)。
通常，發(fā)出粒子的濺射具有平均從5eV到10eV的運(yùn)動(dòng)的能量?？梢哉J(rèn)為，當(dāng)緩沖層，那就是說，第一III族類氮化物化合物層是通過濺射方法形成時(shí)，甚至在比MOCVD方法低的膜形成溫度下也發(fā)生結(jié)晶化，這是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)的能量促進(jìn)了在一個(gè)基片上粒子(原子)的遷移。
在最初結(jié)晶到某種程度的一個(gè)樣品(第一III族類氮化物化合物層)只是被加熱的情況和只是被加熱的無定形的樣品情況之間相比較，兩個(gè)樣品中的在其上形成的第二III族類氮化物化合物半導(dǎo)體層的結(jié)晶度是更好的一個(gè)不能不保留。然而，顯然從圖1所示的X射線波動(dòng)曲線的半值寬度的結(jié)果中可看出，通過第一III族類氮化物化合物層厚度的優(yōu)化，形成在前者的樣品上，即，形成在通過圖1濺射方法形成的第一III族類氮化物化合物層上的第二III族類氮化物化合物半導(dǎo)體層的結(jié)晶度被大大地改善。前一個(gè)樣品在相對寬的厚度范圍方面也是更好的。
圖1顯示出在AlN作為第一層被濺射在藍(lán)寶石晶面a上，然后通過MOCVD方法將作為第二層的一個(gè)GaN層形成在其上面的情況產(chǎn)生的結(jié)果?？梢哉J(rèn)為能夠獲得這個(gè)結(jié)果，而與基片材料、用于產(chǎn)生第一層的材料(III族氮化物化合物)和方法(不使用金屬有機(jī)化合物作為原料)、用于產(chǎn)生第二層(III族氮化物化合物半導(dǎo)體)的材料和方法無關(guān)。
圖2顯示了用于通過直流磁電管濺射方法形成AlN層的膜形成溫度和通過MOCVD方法形成在AlN層上的GaN層(2微米)的結(jié)晶度之間的關(guān)系。在圖2中，垂直軸表示GaN層的X射線波動(dòng)曲線的半值寬度(秒)。在該曲線圖中，虛線表示在AlN是通過MOCVD方法(基片溫度400攝氏度)形成的情況下GaN層的X射線波動(dòng)曲線的半值寬度?？煞判牡氖荊aN層獲得的結(jié)晶度等級是足以用于GaN層構(gòu)成器件功能。
此外，在圖2中的測量條件如下。
基片藍(lán)寶石晶面aAlN層厚度640埃濺射氣體Ar(8sccm)/N2(10sccm)直流功率0.5W(在大約182cm2的電極區(qū)域)從圖2的結(jié)果可看出，當(dāng)用于通過濺射方法形成AlN層的基片溫度不低于400℃時(shí)，可獲得結(jié)晶度相當(dāng)于或者比背景技術(shù)中的所謂的低溫度緩沖層的結(jié)晶度更出色的GaN層。雖然基片溫度的上限沒有具體地限制，基片溫度較好是設(shè)置為不高于1200℃。
基片溫度更好是設(shè)置為不高于1000℃。基片溫度最好是設(shè)置為不高于800℃?；瑴囟鹊纳舷奘歉鶕?jù)使用的濺射系統(tǒng)的額定范圍專門確定的。
可以獲得圖2的結(jié)果，而與基片材料、用于產(chǎn)生第一層的材料(III族氮化物化合物)和方法(不使用金屬有機(jī)化合物作為原料)、用于產(chǎn)生第二層(III族氮化物化合物半導(dǎo)體)的材料和方法無關(guān)。
第二III族類氮化物化合物半導(dǎo)體層第二III族類氮化物化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成作為器件的功能。器件的例子包括光器件，例如光發(fā)射兩極管、光電探測器、激光兩極管、太陽能電池等等，雙極器件例如整流器、半導(dǎo)體閘流管、晶體管等等，單極器件例如場效應(yīng)晶體管等，以及電子器件例如微波器件等。此外，本發(fā)明也可以應(yīng)用于制成這些器件的中間層的薄層。
此外，同質(zhì)結(jié)構(gòu)或具有MIS結(jié)、PIN結(jié)或者p-n結(jié)的單或雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)能被使用作為發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)。一個(gè)量子阱結(jié)構(gòu)(單一或者多個(gè)量子阱結(jié)構(gòu))可以被用作光發(fā)射層。
與在上面描述的在第一III族類氮化物化合物層中使用的材料相同的材料能被使用作為形成第二III族類氮化物化合物半導(dǎo)體層的材料。第二III族類氮化物化合物半導(dǎo)體層可以包含可選擇的摻雜物。Si、Ge、Se、Te、C、等可以被使用作為n-型雜質(zhì)。Mg、Zn、Be、C、Sr、Ba等可以被使用作為p-型雜質(zhì)。
為了獲得更出色的結(jié)晶度，較好的是使用GaN或者AIxGa1-xN(0≤X≤1)層作為接觸第一III族類氮化物化合物層的第二III族類氮化物化合物半導(dǎo)體層。
雖然形成第二III族類氮化物化合物半導(dǎo)體層的方法沒有特別地限制，這個(gè)層可以是通過金屬有機(jī)化學(xué)蒸發(fā)淀積方法(MOCVD方法)或由一種已知的方法比如分子束外延法(HVPE方法)、液相外延法等方法形成。
當(dāng)通過MOCVD方法形成第二III族類氮化物化合物半導(dǎo)體層時(shí)，第一III族類氮化物化合物層隨基片溫度的上升被加熱。
當(dāng)執(zhí)行MOCVD方法時(shí)，較好的是使用氫或氮的單一氣體或氫和氮的混合氣體作為載體氣體。
換句話說，第一III族氮化物化合物層較好的是在包含氫或氮?dú)夂偷礆怏w(氨，聯(lián)氨等)的一個(gè)混合氣體的氣氛中加熱，以致將如上面所描述的再結(jié)晶。在這個(gè)情況下，層被加熱的溫度較好是設(shè)置為在從1000到1250℃的一個(gè)范圍內(nèi)。
在下面將描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
本實(shí)施例是一個(gè)光發(fā)射二極管(光發(fā)射器件)10，它的結(jié)構(gòu)如圖3所示。
各個(gè)層的規(guī)范如下。
表1
n型覆蓋層16可以是一個(gè)雙層結(jié)構(gòu)，具有在光發(fā)射層17側(cè)的低電子密度的n-層和在緩沖層15側(cè)的高電子密度的n+層。
光發(fā)射層17不限制為這個(gè)超晶格結(jié)構(gòu)。單或雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、同質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)等可以被使用作為光發(fā)射層的結(jié)構(gòu)。
具有寬的帶區(qū)間距并且摻有比如鎂的III族類氮化物半導(dǎo)體層可以被插入光發(fā)射層17和P型覆蓋層18之間。這個(gè)技術(shù)被用于防止流動(dòng)進(jìn)入光發(fā)射層17的電子擴(kuò)散進(jìn)入P型覆蓋層18。此外，p型覆蓋層18本身可以是摻有Mg的p-AlGaN。
p型覆蓋層18可以是一個(gè)雙層結(jié)構(gòu)，具有在光發(fā)射層17側(cè)的低空穴密度的p-層和在電極側(cè)的高空穴密度的P+層。
上面描述的結(jié)構(gòu)的光發(fā)射二極管是如下所述的制造的。
首先，在直流磁電管濺射系統(tǒng)的反應(yīng)器中設(shè)置一個(gè)藍(lán)寶石基片并且在下列條件下形成一個(gè)緩沖層15。
基片藍(lán)寶石晶面a基片溫度430℃AlN層的厚度640埃濺射氣體Ar(8sccm)/N2(10sccm)直流功率0.5W(在大約182cm2的電極區(qū)域)然后，基片被傳送進(jìn)入MOCVD系統(tǒng)，在其中由n型覆蓋層16和在那上面的層構(gòu)成的第二III族類氮化物半導(dǎo)體層是通過利用氫氣作為載體氣體的一般用途的方法形成的。
然后，在一個(gè)掩膜形成之后，通過反應(yīng)性的離子蝕刻部分地除去P型覆蓋層18、光發(fā)射層(活性層)17和n型覆蓋層16，以使在其中將形成n型電極墊21的n型覆蓋層16的一部分被顯示出。
在光致抗蝕劑被均一地施加在半導(dǎo)體表面上之后，通過光刻除去在P型覆蓋層18上的電極形成部分的光致抗蝕劑，以使P型覆蓋層的這部分被暴露出。通過汽相淀積裝置在暴露的p型覆蓋層18上形成An/Co透光電極層19。
然后，與在上面描述的相同的方式，通過汽相淀積形成P型電極襯墊20和n型電極襯墊21。
雖然在這個(gè)說明書中的上面的描述是基于光發(fā)射器件作為例子進(jìn)行的，本發(fā)明可以應(yīng)用于不同的種類的半導(dǎo)體器件并且也應(yīng)用于制成半導(dǎo)體器件的中間薄層。
本發(fā)明不限制于對于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明和它的實(shí)施例的所有模式的描述，并且包括由本技術(shù)領(lǐng)域的熟練者所能夠考慮到的并沒有脫離本發(fā)明的權(quán)利要求范圍的各種修改。
將在下面給出如下的條目內(nèi)容。
(1)一個(gè)III族類氮化物半導(dǎo)體器件，包括通過濺射方法在不低于400℃的一個(gè)溫度下在藍(lán)寶石基片上形成的一AlN緩沖層；在加熱藍(lán)寶石基片的同時(shí)通過MOCVD方法在緩沖層上形成的一個(gè)III族類氮化物半導(dǎo)體層。
(2)在條目(1)中所述的器件，在其中緩沖層是形成在藍(lán)寶石基片的晶面a。
(3)在條目(1)或(2)中所述的器件，在其中當(dāng)形成至少接觸緩沖層的III族類氮化物半導(dǎo)體層時(shí)，在MOCVD方法中使用氫或氮的載體氣體。
(4)一個(gè)疊片包括一基片；一第一III族類氮化物層，其具有從50埃到3000埃的一厚度并且是通過不使用金屬有機(jī)化合物作為原料的一種方法形成在該基片上；以及一第二III族類氮化物半導(dǎo)體層，其形成在第一III族類氮化物層上。
(5)在條目(4)中所述的疊片，在其中基片是藍(lán)寶石構(gòu)成的。
(6)在條目(5)中所述的疊片，在其中第一III族類氮化物化合物層是形成在藍(lán)寶石基片的晶面a上。
(7)在條目(4)到(6)中的任何一個(gè)所述的疊片，在其中不使用金屬有機(jī)化合物作為原料的方法是從包括如下方法的組中選擇的包括反應(yīng)性的濺射方法的濺射方法；蒸發(fā)方法；離子電鍍方法；激光燒蝕方法；以及ECR方法。
(8)在條目(4)到(7)的任何一個(gè)所述的疊片，在其中第一III族類氮化物層是AlxGa1-xN(0≤X≤1)構(gòu)成的。
(9)在條目(4)到(7)的任何一個(gè)所述的疊片，在其中第一III族類氮化物層是AlN構(gòu)成的。
(10)在條目(4)到(9)的任何一個(gè)所述的疊片，在其中第一III族類氮化物層的厚度不小于100埃但是小于1000埃。
(11)在條目(4)到(11)中的任何一個(gè)所述的疊片，在其中第一III族類氮化物層是形成在加熱到不低于400℃的基片上。
(12)在條目(4)到(11)中的任何一個(gè)所述的疊片，在其中第一III族類氮化物層是在包含氫氣和氨氣的一個(gè)混合氣體的氣氛中，在從1000℃到1250℃中的一個(gè)溫度被加熱。
(13)在條目(4)到(12)的任何一個(gè)所述的疊片，在其中第二III族類氮化物層是通過MOCVD方法形成的。
(14)一個(gè)疊片包括一藍(lán)寶石基片；一第一III族類氮化物層，其具有從50埃到3000埃的一厚度并且是通過濺射方法形成在該藍(lán)寶石基片上；以及一第二III族類氮化物半導(dǎo)體層，其是通過MOCVD方法形成在第一III族類氮化物層上，同時(shí)藍(lán)寶石基片被保持在從1000℃到1250℃的一個(gè)溫度。
(15)在條目(14)所述的疊片，在其中第一III族類氮化物層是AlN構(gòu)成的。
(16)在條目(14)或(15)所述的疊片，在其中第一III族類氮化物層的厚度不小于100埃但是小于1000埃。
(17)在條目(14)到(16)中任何一個(gè)所述的疊片，在其中在用于形成第二III族類氮化物半導(dǎo)體的MOCVD方法中使用氫或氮的載體氣體。
(18)一種制造疊片的方法，包括步驟通過濺射方法在不低于400C的溫度下在藍(lán)寶石基片上形成的一AlN緩沖層；在加熱藍(lán)寶石基片的同時(shí)通過MOCVD方法在緩沖層上形成的一個(gè)III族類氮化物半導(dǎo)體層。
(19)在條目(18)中所述的制造方法，在其中緩沖層是形成在藍(lán)寶石基片的晶面a上。
(20)在條目(18)或(19)中所述的制造方法，在其中當(dāng)形成至少接觸緩沖層的III族類氮化物半導(dǎo)體層時(shí)，在MOCVD方法中使用氫或氮的載體氣體。
在下面將詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的制造方法的另一實(shí)施例。
步驟1在步驟1中，通過除了使用金屬有機(jī)化合物作為原料的方法之外的任何方法在一個(gè)基片上形成第一III族類氮化物層。
第一III族類氮化物的概念包括由AlxGayIn1-x-yN(0＜X＜1，0＜Y＜1，0＜X+Y＜1)代表的四元化合物，由AlxGa1-xN，AlxIn1-xN，GaxIn1-xN，(0＜X＜1)表示的三元化合物，以及由AlN、GaN和InN表示的二元化合物。
雖然第一III族類氮化物層的厚度沒有特別地限制，該厚度較好的是以與背景技術(shù)中通過MOCVD方法形成的緩沖層一樣，設(shè)置為在從100埃到3000埃的一個(gè)范圍內(nèi)。更好的是，該厚度設(shè)置為從100埃到2000埃的一個(gè)范圍內(nèi)。更進(jìn)一步，該厚度最好是設(shè)置為從100埃到300埃的一個(gè)范圍內(nèi)。
AlN的緩沖層是由高純凈金屬鋁和氮?dú)庾鳛樵?，在下列條件下通過使用執(zhí)行反應(yīng)性的濺射方法的一個(gè)直流磁電管濺射系統(tǒng)，形成在藍(lán)寶石基片上。
表2
步驟2在步驟2中，通過上面描述的濺射方法形成的第一III族類氮化物層在包含氫或氮?dú)夂桶睔獾囊粋€(gè)混合氣體的氣氛中被加熱。因此，第一III族類氮化物層的結(jié)晶度被改善。
在表1中樣品a和d中AlN層(不加熱)的各自的RHEED圖案和在1∶0.3的氫氣和氨氣混合氣氛中在1000℃加熱(5分鐘)之后在樣品a中的AlN層RHEED圖案被照相作為III族類氮化物半導(dǎo)體層的例子。圖7A顯示在表2中的樣品d的一RHEED圖案的照片。圖7B和7C顯示在表2中的樣品a的RHEED圖案的照片，它們的拍攝角度是不同的。圖7D和7E顯示在1∶0.3的氫氣和氨氣的混合氣氛中在1000℃加熱(5分鐘)之后，在樣品a中的AlN層的RHEED圖案的照片，它們在拍攝角度上是不同的。
在室溫下通過生長AlN層獲得的樣品d中，因?yàn)樵贏lN層中沒有觀察到斑點(diǎn)所以發(fā)現(xiàn)AlN是非晶體的(圖7A)。
在430℃生長的并且在包含氫氣和氨氣混合氣體的氣氛中更進(jìn)一步加熱的樣品a的AlN層的RHEED圖案(圖7D和7E)和沒有這樣的加熱獲得的樣品a的AlN層的RHEED圖案之間比較，可以確定當(dāng)AlN層在包含氫氣和氨氣的混合氣體的氣氛中加熱時(shí)，AlN層的結(jié)晶度被改善。氫氣或氮?dú)馀c氨氣的混合比率較好的是依據(jù)流動(dòng)速度比設(shè)置為從1∶1到1∶0.1的范圍內(nèi)。氫氣或氮?dú)馀c氨氣的混合比率更好的是設(shè)置為從1∶0.5到1∶0.1的范圍內(nèi)。氫氣或氮?dú)馀c氮?dú)獾幕旌媳嚷首詈檬窃O(shè)置為1∶0.3。
加熱條件較好是設(shè)置為從1000℃到1250℃的一個(gè)范圍內(nèi)。加熱條件更較是設(shè)置為從1050℃到1200℃的一個(gè)范圍內(nèi)。加熱條件最好是設(shè)置為從1100℃到1150℃的一個(gè)范圍內(nèi)。
步驟3在步驟3中，一第二III族類氮化物半導(dǎo)體層被形成在第一III族類氮化物層上。
第二III族類氮化物半導(dǎo)體是由通用公式AlxGayIn1-x-yN(0≤X≤1，0≤Y≤1，0≤X+Y≤1)表示，其可以包含其他III族類元素，例如硼(B)和鉈(Tl)，其中氮(N)可以部分地由磷(P)、砷(As)、銻(Sb)或鉍(Bi)替換。III族類氮化物半導(dǎo)體可以包含可選擇的摻雜物。
形成III族類氮化物半導(dǎo)體層的方法沒有具體地限制。例如，通過已知的MOCVD方法形成III族類氮化物半導(dǎo)體層。做為選擇，III族類氮化物半導(dǎo)體層也可以通過一已知的MBE方法、HVPE方法等形成。
當(dāng)MOCVD方法被用于生長III族類氮化物半導(dǎo)體層時(shí)，從減少制造步驟的觀點(diǎn)上看較好的是，樣品被設(shè)置在MOCVD裝置的接受器中并且在MOCVD裝置的反應(yīng)器中執(zhí)行步驟2。在這種情況下，用于加熱的溫度的上限是基于反應(yīng)器的性能確定的。在一般用途的MOCVD裝置中，反應(yīng)溫度的上限是1250℃。這是因?yàn)槭⒈皇褂米鳛闃?gòu)成的部分。如果未使用石英，那么可以做到在一個(gè)更高的溫度加熱。
此外，當(dāng)用于加熱的溫度被設(shè)置為實(shí)質(zhì)上等于用于第二III族類氮化物半導(dǎo)體層生長的溫度時(shí)，是更容易進(jìn)行溫度控制的。
在表2中的每一樣品a到d中的AlN層是在1∶0.3的氫氣和氨氣的混合氣氛中在1000℃加熱(5分鐘)，通過MOCVD方法以使GaN層在1100℃生長1微米厚并且形成在AlN層上。獲得了以上述的方式獲得的各自的GaN層的表面的光顯微照片。圖8顯示了樣品a的一個(gè)顯微照片。圖9顯示樣品b，圖10顯示樣品c，圖11顯示樣品d。
從顯微照片中可以看出，在樣品a到c中的每一個(gè)中，在AlN層上形成的GaN層的表面被提供為一個(gè)鏡面。因此，更進(jìn)一步可以在GaN層的表面上生長具有出色的結(jié)晶度的另一III族類氮化物半導(dǎo)體層。
另一方面，可以看出，在樣品d的AlN層上形成的GaN層的表面沒有提供為一個(gè)鏡面。當(dāng)用于GaN生長的溫度是在從900℃到1200℃的一個(gè)寬的范圍時(shí)，這個(gè)結(jié)果顯示相同的趨向。
根據(jù)上述的結(jié)果，通過不使用有機(jī)鋁作為原料的一種方法形成第一III族類氮化物層的溫度被設(shè)置為從200℃到800℃的范圍內(nèi)。更好的是該溫度設(shè)置為從300℃到800℃的范圍內(nèi)。最好是該溫度設(shè)置為從400℃到800℃的范圍內(nèi)。
在表2中的每一樣品a到c中的AlN層是在1∶0.3的氫氣和氨氣的混合氣氛中在1000℃加熱(5分鐘)，通過MOCVD方法以使GaN層在1100℃生長4微米厚并且形成在AlN層上。GaN層是4微米厚的原因是，具有這樣的厚度的III族類氮化物半導(dǎo)體層通常是形成在常規(guī)光發(fā)射器件中的緩沖層上。圖4到6顯示出以上述的方式獲得的4微米厚的GaN層的各自的波動(dòng)曲線。此外，這些波動(dòng)曲線是使用飛利浦制造的X光衍射裝置(X-Pert)執(zhí)行ω-2θ掃描獲得的。
在圖4到6中的每一GaN層的結(jié)晶度等價(jià)于或更優(yōu)于由MOCVD方法形成的III族類氮化物半導(dǎo)體(比如通過相同的MOCVD方法形成的AlN等)的緩沖層上的GaN層的結(jié)晶度。即，圖4到6的結(jié)果支持這樣一個(gè)事實(shí)，即通過在一個(gè)預(yù)定氣氛中加熱形成在通過濺射形成的緩沖層上的第二III族類氮化物半導(dǎo)體層，可以滿意地進(jìn)入實(shí)用。
由以上述的方式形成的第二III族類氮化物半導(dǎo)體層構(gòu)成的一種半導(dǎo)體器件。在光發(fā)射器件的情況下采用了已知的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)或已知的超晶格結(jié)構(gòu)。此外，可以構(gòu)成由FET結(jié)構(gòu)表示的功能器件。
在圖3所示的光發(fā)射器件10是通過依據(jù)這個(gè)實(shí)施例的制造方法制造的。在這個(gè)實(shí)施例中的光發(fā)射器件10中的各個(gè)層的說明如下。
表3
對于光發(fā)射器件10的制造，首先，藍(lán)寶石基片11被設(shè)置在直流磁電管濺射系統(tǒng)中。通過使用高純凈鋁作為目標(biāo)和氬氣和氮?dú)獾幕旌蠚庾鳛闉R射氣體，在藍(lán)寶石基片上形成一個(gè)AlN的緩沖層15。在這個(gè)情況下，基片是保持在430℃。
然后，從濺射系統(tǒng)中取出其上形成有緩沖層15的基片11，并且設(shè)置在MOCVD裝置的反應(yīng)室的接受器中。基片11在這個(gè)條件中放置5分鐘使基片11被加熱到不低于1000℃的一個(gè)溫度，同時(shí)強(qiáng)迫進(jìn)行每分鐘10公升的氫氣和每一分鐘3公升的氨氣流動(dòng)。
然后，通過普通的MOCVD方法，生長n型覆蓋層16、光發(fā)射層17和P型覆蓋層18。
在P型覆蓋層18形成之后，通過反應(yīng)性的離子蝕刻等方法部分地除去P型覆蓋層18、光發(fā)射層17和n型覆蓋層16。然后，通過蒸發(fā)方法，在n型覆蓋層16的蝕刻面上形成n型電極襯墊21。
由包含黃金的一個(gè)薄膜構(gòu)成的透光電極19被疊制以大體上覆蓋P型覆蓋層18的全部上表面。也是由包含黃金的材料構(gòu)成的P型電極襯墊20是通過汽相淀積形成在光透光電極19上。
基于根據(jù)本發(fā)明能夠形成更出色的第二III族類氮化物半導(dǎo)體層的事實(shí)，證明可以制造出具有等價(jià)于或者更優(yōu)于背景技術(shù)的光發(fā)射二極管的光發(fā)射效率的光發(fā)射效率的光發(fā)射二極管，而且本發(fā)明的工業(yè)的適用性很高。
根據(jù)本發(fā)明的器件不限制于上述的光發(fā)射二極管，而且也可以應(yīng)用到其他光器件，例如光電探測器、激光二極管、太陽能電池等，雙極器件例如半導(dǎo)體閘流管、晶體管等，單極器件例如FET等，以及電子器件例如微波器件等。
此外，本發(fā)明也可以應(yīng)用于這些器件的中間薄層。
本發(fā)明不限制為上述的用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明和它的實(shí)施例的方式，而且包括本技術(shù)領(lǐng)域的熟練者能構(gòu)思出的沒有偏離本發(fā)明權(quán)利要求的范圍的各種修改。
在下面將給出下列條目內(nèi)容。
(21)制造III族類氮化物半導(dǎo)體器件的方法，在其中不使用金屬有機(jī)化合物作為原料的該方法是一個(gè)直流磁電管濺射方法。
(22)在條目(21)中所述的制造方法，其中第一III族類氮化物半導(dǎo)體層包含從包括II族類元素、IV族類元素和VI族類元素的組中選擇的一個(gè)成分，作為一種摻雜物。
(23)在條目(21)中所述的制造方法，其中AlN的第一III族類氮化物半導(dǎo)體層包含從包括Si、Ge、S、Te、Mg和Zn的組中選擇的一個(gè)成分，作為一種摻雜物。
(24)一種III族類氮化物半導(dǎo)體器件，其中基片是藍(lán)寶石構(gòu)成的。
(25)在條目(24)中所述的器件，在其中III族類氮化物半導(dǎo)體是形成在藍(lán)寶石基片的晶面a上。
(26)在條目(24)或(25)所述的器件，在其中不用金屬有機(jī)化合物作為原料的方法是從包括下面的方法的組中選擇的包括反應(yīng)性的濺射方法的濺射方法；蒸發(fā)方法；離子電鍍方法；激光燒蝕方法；以及ECR方法。
(27)在條目(24)到(26)中的任何一個(gè)所述的器件，在其中第一III族類氮化物半導(dǎo)體層是AlxGa1-xN(0≤X≤1)構(gòu)成的。
(28)在條目(24)到(26)中的任何一個(gè)所述的器件，在其中第一III族類氮化物半導(dǎo)體層是AlN構(gòu)成的。
(29)在條目(24)到(28)中的任何一個(gè)所述的器件，其中依據(jù)流動(dòng)速度比率的氫氣與氨氣的混合比率是在從1∶0.1到1∶1的一個(gè)范圍內(nèi)。
(30)在條目(24)到(28)中的任何一個(gè)所述的器件，其中依據(jù)流動(dòng)速度比率的氫氣與氨氣的混合比率是在從1∶0.1到1∶0.5的一個(gè)范圍內(nèi)。
(31)在條目(24)到(28)中的任何一個(gè)所述的器件，其中依據(jù)流動(dòng)速度比率的氫氣與氨氣的混合比率是1∶0.3左右。
(32)在條目(24)到(31)中的任何一個(gè)所述的器件，在其中第一III族類氮化物半導(dǎo)體層加熱的溫度是在從1000℃到1250℃的一個(gè)范圍內(nèi)。
(33)在條目(24)到(32)中的任何一個(gè)所述的器件，在其中第二III族類氮化物半導(dǎo)體層是通過使用金屬有機(jī)化合物作為原料的一種方法形成的。
(34)在條目(33)中所述的器件，在其中使用金屬有機(jī)化合物作為原料的方法是MOCVD方法。
(35)在條目(34)中所述的器件，在其中用于通過MOCVD方法生長III族類氮化物半導(dǎo)體的溫度不低于1000℃。
(36)在條目(26)中所述的器件，在其中不使用金屬有機(jī)化合物作為原料的方法是直流磁電管濺射方法。
(37)在條目(24)到(36)中的任何一個(gè)所述的器件，在其中第一III族類氮化物半導(dǎo)體層包含至少從II族類元素、IV族類元素和VI族類元素組成的組中選擇的一個(gè)成分，作為一種摻雜物。
(38)在條目(24)到(36)中的任何一個(gè)所述的器件，在其中AlN的第一III族類氮化物半導(dǎo)體層包含從Si、Ge、S、Te、Mg和Zn組成的組中選擇的一個(gè)成分，作為一種摻雜物。
(39)制造疊片的方法，包括步驟通過不使用金屬有機(jī)化合物作為原料的方法在一個(gè)基片上形成第一III族類氮化物半導(dǎo)體層；在包含氫氣和氨氣的混合氣體的氣氛中加熱第一III族類氮化物半導(dǎo)體層；在第一III族類氮化物半導(dǎo)體層上形成第二III族類氮化物半導(dǎo)體層。
(40)在條目(39)所述的制造方法，在其中基片是藍(lán)寶石構(gòu)成的。
(41)在條目(40)中所述的制造方法，在其中III族類氮化物半導(dǎo)體被形成在藍(lán)寶石基片的晶面a上。
(42)條目(39)到(41)中的任何一個(gè)所述的制造方法，在其中不使用金屬有機(jī)化合物作為原料的方法是從下面的組中選擇的包括反應(yīng)性濺射方法的濺射方法；蒸發(fā)方法；離子電鍍方法；激光燒蝕方法；以及ECR方法。
(43)在條目(39)到(26)中的任何一個(gè)所述的制造方法，在其中第一III族類氮化物半導(dǎo)體層是AlxGa1-xN(0≤X≤1)構(gòu)成的。
(44)在條目(39)中的所述的制造方法，在其中第一III族類氮化物半導(dǎo)體層是AlN構(gòu)成的。
(45)在條目(39)到(44)中的任何一個(gè)所述的制造方法，其中依據(jù)流動(dòng)速度比率的氫氣與氨氣的混合比率是在從1∶0.1到1∶1的一個(gè)范圍內(nèi)。
(46)在條目(39)到(44)中的任何一個(gè)所述的制造方法，其中依據(jù)流動(dòng)速度比率的氫氣與氨氣的混合比率是在從1∶0.1到1∶0.5的一個(gè)范圍內(nèi)。
(47)在條目(39)到(44)中的任何一個(gè)所述的制造方法，其中依據(jù)流動(dòng)速度比率的氫氣與氨氣的混合比率是1∶0.3左右。
(48)在條目(39)到(47)中的任何一個(gè)所述的制造方法，在其中第一III族類氮化物半導(dǎo)體層加熱的溫度是在從1000℃到1250℃的一個(gè)范圍內(nèi)。
(49)在條目(39)到(48)中的任何一個(gè)所述的制造方法，在其中第二III族類氮化物半導(dǎo)體層是通過使用金屬有機(jī)化合物作為原料的一種方法形成的。
(50)在條目(49)中所述的制造方法，在其中使用金屬有機(jī)化合物作為原料的方法是MOCVD方法。
(51)在條目(50)中所述的制造方法，其中用于通過MOCVD方法生長III族類氮化物半導(dǎo)體的溫度不低于1000℃。
(52)一個(gè)疊片，包括第一III族類氮化物半導(dǎo)體的一個(gè)緩沖層，以及在該緩沖層上形成的第二III族類氮化物半導(dǎo)體的層，在其中緩沖層是通過不使用金屬有機(jī)化合物作為原料的一種方法形成的，而且是在第二III族類氮化物半導(dǎo)體層的形成之前在包含氫氣和氨氣的一種混合氣體氣氛中被加熱。
(53)在條目(42)中所述的制造方法，在其中不使用金屬有機(jī)化合物作為原料的方法是直流磁電管濺射方法。
(54)在條目(39)到(51)和(53)中的任何一個(gè)所述的制造方法，在其中第一III族類氮化物半導(dǎo)體層包含至少從II族類元素、IV族類元素和VI族類元素組成的組中選擇的一個(gè)成分，作為一種摻雜物。
(55)在條目(39)到(51)和(53)中的任何一個(gè)所述的制造方法，在其中AlN的第一III氮化物半導(dǎo)體層包含從Si、Ge、S、Te、Mg、和Zn組成的組中選擇的一個(gè)成分，作為一種摻雜物。
(56)在條目(52)所述的疊片，在其中基片是藍(lán)寶石構(gòu)成的。
(57)在條目(56)中所述的疊片，在其中III族類氮化物半導(dǎo)體被形成在藍(lán)寶石基片的晶面a上。
(58)條目(52)、(56)和(57)中的任何一個(gè)所述的疊片，在其中不使用金屬有機(jī)化合物作為原料的方法是從下面的組中選擇的包括反應(yīng)性濺射方法的濺射方法；蒸發(fā)方法；離子電鍍方法；激光燒蝕方法；以及ECR方法。
(59)在條目(52)和(56)到(58)中的任何一個(gè)所述的疊片，在其中第一III族類氮化物半導(dǎo)體層是AlxGa1-xN(0≤X≤1)構(gòu)成的。
(60)在條目(52)和(56)到(58)中的任何一個(gè)所述的疊片，在其中第一III族類氮化物半導(dǎo)體層是AlN構(gòu)成的。
(61)在條目(52)和(56)到(60)中的任何一個(gè)所述的疊片，其中依據(jù)流動(dòng)速度比率的氫氣與氨氣的混合比率是在從1∶0.1到1∶1的一個(gè)范圍內(nèi)。
(62)在條目(52)和(56)到(60)中的任何一個(gè)所述的疊片，其中依據(jù)流動(dòng)速度比率的氫氣與氨氣的混合比率是在從1∶0.1到1∶0.5的一個(gè)范圍內(nèi)。
(63)在條目(52)和(56)到(60)中的任何一個(gè)所述的疊片，其中依據(jù)流動(dòng)速度比率的氫氣與氨氣的混合比率在1∶0.3左右。
(64)在條目(52)和(56)到(63)中的任何一個(gè)所述的疊片，在其中第一III族類氮化物半導(dǎo)體層被加熱的溫度被在從1000℃到1250℃的一個(gè)范圍內(nèi)。
(65)在條目(52)和(56)到(64)中的任何一個(gè)所述的疊片，在其中第二III族類氮化物半導(dǎo)體層是通過使用金屬有機(jī)化合物作為原料的一種方法形成的。
(66)在條目(65)中所述的疊層，在其中使用金屬有機(jī)化合物作為原料的方法是MOCVD方法。
(67)在條目(66)中所述的疊片，在其中用于通過MOCVD方法生長III族類氮化物半導(dǎo)體的溫度不低于1000℃。
(68)在條目(58)中所述的疊片，在其中不使用金屬有機(jī)化合物作為原料的方法是直流磁電管濺射方法。
(69)在條目(52)和(56)到(68)中的任何一個(gè)所述的疊層，在其中第一III族類氮化物半導(dǎo)體層包含至少從II族類元素、IV族類元素和VI族類元素組成的組中選擇的一個(gè)成分，作為一種摻雜物。
(70)在條目(52)和(56)到(68)中的任何一個(gè)所述的疊層，在其中AlN的第一III族類氮化物半導(dǎo)體層包含從Si、Ge、S、Te、Mg和Zn組成的組中選擇的一個(gè)成分，作為一種摻雜物。
權(quán)利要求
1.一種III族類氮化物半導(dǎo)體器件，其中包括—基片；—第一III族氮化物層，其具有50埃到3000埃的一厚度，并且是通過不使用金屬有機(jī)化合物作為原料的一種方法形成在所述基片上；以及—第二III族氮化物半導(dǎo)體層，其形成在所述第一III族氮化物層上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種器件，其特征在于所述基片包括藍(lán)寶石基片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，其特征在于所述第一III族類氮化物層被形成在所述藍(lán)寶石基片的晶面a上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于不使用金屬有機(jī)化合物作為原料的方法是從下面的組中選擇的包括反應(yīng)性濺射方法的濺射方法；蒸發(fā)方法；離子電鍍方法；激光燒蝕方法；以及ECR方法。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于所述第一III族類氮化物層包括AlxGa1-xN(0≤X≤1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于所述第一III族類氮化物層包括AlN。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于所述第一III族類氮化物層的厚度不小于100埃但是小于1000埃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于所述第一III族類氮化物層形成在被加熱到不低于400℃的一個(gè)溫度的所述基片上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于所述第一III族類氮化物層是在從1000℃到1250℃的一個(gè)溫度下在包含氫氣或氮?dú)夂桶睔獾幕旌蠚怏w的氣氛中加熱的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于所述第二III族類氮化物半導(dǎo)體層是通過金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積方法形成的。
11.一種III族類氮化物半導(dǎo)體器件，其中包括藍(lán)寶石基片；第一III族類氮化物層，其具有從50埃到3000埃的一厚度并且是通過濺射方法形成在所述藍(lán)寶石基片上；以及第二III族類氮化物半導(dǎo)體層，其是在所述藍(lán)寶石基片保持在從1000℃到1250℃中的一溫度上，通過金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積方法形成在所述第一III族類氮化物層上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的器件，其特征在于所述第一III族類氮化物層包括AlN。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的器件，其特征在于所述第一III族類氮化物層的厚度不小于100埃但是小于1000埃。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的器件，其特征在于氫或氮的載體氣體被使用于所述金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積方法中用于形成所述第二III族類氮化物半導(dǎo)體層。
15.一種制造III族類氮化物半導(dǎo)體器件的方法，其中包括步驟通過濺射方法在不低于400℃的一溫度下在藍(lán)寶石基片上形成一AlN的緩沖層；以及在加熱所述藍(lán)寶石基片的同時(shí)，通過金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積方法在所述緩沖層上形成一III族類氮化物半導(dǎo)體層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制造方法，其特征在于所述緩沖層是形成在所述藍(lán)寶石基片的晶面a上。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制造方法，其特征在于在至少于所述的緩沖層接觸的所述第二III族類氮化物半導(dǎo)體層被形成時(shí)，氫或氮的載體氣體被使用于所述金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積方法中。
18.一種制造III族類氮化物半導(dǎo)體器件的方法，其中包括步驟通過不使用金屬有機(jī)化合物作為原料的一種方法在一基片上形成一第一III族類氮化物層；在包含氫或氮?dú)夂桶睔獾幕旌蠚怏w的氣氛中加熱所述第一III族氮化物化合物層；以及在所述第一III族類氮化物層上形成一第二III族類氮化物半導(dǎo)體層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制造方法，其特征在于所述基片包括藍(lán)寶石基片。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的制造方法，其特征在于所述第一族類第三氮化物層是形成在所述藍(lán)寶石基片的晶面a上。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制造方法，其特征在于不使用金屬有機(jī)化合物作為原料的所述方法是從下面的方法組成的組中選擇的包括反應(yīng)性濺射方法的濺射方法；蒸發(fā)方法；離子電鍍方法；激光燒蝕方法；以及ECR方法。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制造方法，其特征在于所述第一III族類氮化物層包括AlxGa1-xN(0≤X≤1)。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制造方法，其特征在于所述第一III族類氮化物層包括AlN。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制造方法，其特征在于在流動(dòng)速度比率上，所述氫氣或所述氮?dú)馀c所述氨氣的混合比率是在從1∶0.1到1∶1的一個(gè)范圍內(nèi)。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制造方法，其特征在于在流動(dòng)速度比率上，所述氫氣或所述氮?dú)馀c所述氨氣的混合比率是在從1∶0.1到1∶0.5的一個(gè)范圍內(nèi)。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制造方法，其特征在于在流動(dòng)速度比率上，所述氫氣或所述氮?dú)馀c所述氨氣的混合比率大體上是1∶0.3。
27.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制造方法，其特征在于所述第一III族類氮化物層被加熱的溫度是在從1000℃到1250℃的一個(gè)范圍內(nèi)。
28.根據(jù)權(quán)利要求18所述的器件，其特征在于所述第二III族類氮化物半導(dǎo)體層是通過使用金屬有機(jī)化合物作為原料的一種方法形成的。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的器件，其特征在于使用金屬有機(jī)化合物作為原料的所述方法是金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積方法。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的制造方法，其特征在于用于通過所述金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積方法生長所述第二III族類氮化物半導(dǎo)體的溫度不低于1000℃。
31.一種III族類氮化物半導(dǎo)體器件，其中包括—第一III族類氮化物的緩沖層；以及形成在所述緩沖層上的一第二III族類氮化物半導(dǎo)體層，其中所述緩沖層是通過不使用金屬有機(jī)化合物作為原料的一種方法形成的，并且在所述第二III族類氮化物半導(dǎo)體層之前，在包含氫或氮?dú)馀c氨氣的一混合氣體的氣氛被加熱。
全文摘要
一第一Ⅲ族類氮化物層,其是通過不使用金屬有機(jī)化合物作為原料的一種方法形成在基片上,是在包含氫或氮?dú)馀c氨氣的混合氣體氣氛中被加熱,以使形成在第一Ⅲ族類氮化物層上的第二Ⅲ族類氮化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶度得到改善。當(dāng)?shù)谝虎笞孱惖飳油ㄟ^濺射方法被形成在基片上時(shí),第一Ⅲ族類氮化物層的厚度被設(shè)置為從50埃到3000埃的范圍內(nèi)。
文檔編號H01L33/00GK1270420SQ0010285
公開日2000年10月18日 申請日期2000年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月31日
發(fā)明者柴田直樹, 伊藤潤, 千代敏明, 淺見靜代, 渡邊大志, 千田昌伸, 淺見慎也 申請人:豐田合成株式會(huì)社