專利名稱：Ⅲ族氮化物晶體襯底、包含外延層的Ⅲ族氮化物晶體襯底、半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種III族氮化物晶體襯底、包含外延層的III族氮化物晶體襯底、半導(dǎo) 體器件及其制造方法，更具體地涉及一種生產(chǎn)半導(dǎo)體器件時可以優(yōu)選用作生長外延晶體半 導(dǎo)體層的襯底的III族氮化物晶體襯底。
背景技術(shù)：
眾所周知，近年來已經(jīng)生產(chǎn)了各種使用氮化物半導(dǎo)體晶體(例如，III族氮化物晶 體)的器件，并且已經(jīng)生產(chǎn)了氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件(例如，III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件)作 為這種半導(dǎo)體器件的典型示例。通常，在制造氮化物半導(dǎo)體器件的工藝中，在襯底上外延生長多個氮化物半導(dǎo)體 層(例如，III族氮化物半導(dǎo)體層)。外延生長的氮化物半導(dǎo)體層的晶體質(zhì)量受到用來外延生 長的襯底的表面層的狀態(tài)的影響，并且該質(zhì)量影響包含氮化物半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體器件的性 能。因此，在氮化物半導(dǎo)體晶體用作上面類型的襯底的情況下，期望至少提供外延生長基礎(chǔ) 的襯底主表面具有沒有形變的光滑形式。更具體地，用于外延生長的氮化物半導(dǎo)體襯底的主表面通常會受到光滑處理和形 變?nèi)コ幚?。在各種化合物半導(dǎo)體中，氮化鎵基半導(dǎo)體是相對較硬的，使得其表面光滑處理 不容易進行，并且平滑處理之后的形變?nèi)コ幚硪膊蝗菀走M行。美國專利No. 6，596，079 (專利文獻1)已經(jīng)公開了 一種由通過在(AlGaln)N籽晶 上氣相外延生長的(AlGaln)N塊狀晶體來生產(chǎn)襯底的情況下形成襯底表面的方法，更具體 地，公開了一種形成襯底表面的方法，該襯底表面具有l(wèi)nm或更低的RMS (均方根)表面粗糙 度且沒有由于在經(jīng)受機械拋光的襯底表面上實施CMP (化學(xué)機械拋光)或蝕刻而造成的表 面損傷。美國專利 No. 6，488，767 (專利文獻 2)公開了一種 AlxGayInzN(0〈y ( 1，x+y+z=l) 襯底，其具有通過CMP處理實現(xiàn)的0. 15nm的RMS表面粗糙度。用于這種CMP的處理試劑包 含A1203顆粒、Si02顆粒、pH控制劑和氧化劑。在現(xiàn)有技術(shù)中，如上所述，在機械拋光GaN晶體之后實施CMP處理或干法蝕刻，以 便去除由機械拋光形成的處理引起的損傷層，并形成具有拋光的襯底表面的GaN襯底。然 而，CMP處理的處理速度很低，導(dǎo)致成本和生產(chǎn)率問題。此外，干法蝕刻會造成表面粗糙度 方面的問題。利用CMP的Si襯底的拋光方法和用于該方法的拋光劑并不適用于硬的氮化物半 導(dǎo)體襯底，并且表面層的去除速度降低。具體地，GaN是化學(xué)穩(wěn)定的，并且相對耐受濕法蝕 刻，使得不容易進行CMP處理。雖然干法蝕刻能夠去除氮化物半導(dǎo)體表面，但是沒有在水平 方向上使表面平坦化的效果，使得不能獲得表面光滑效果。為了在襯底的主表面上外延生長優(yōu)良晶體質(zhì)量的化合物半導(dǎo)體層，必需使用具有 如上所述的良好晶體質(zhì)量且很少工藝損傷和很少形變的表面層的襯底表面。然而，襯底主 表面上要求的表面層的晶體質(zhì)量并不明確。
日本專利特開No. 2007-005526 (專利文獻3)，涉及一種氮化物晶體襯底和利用 這種襯底制造的半導(dǎo)體器件，已經(jīng)提到為了制造半導(dǎo)體器件，氮化物晶體襯底適合于對 GaN晶體或A1N晶體經(jīng)受機械拋光，然后在預(yù)定的條件下進行CMP，并在改變從襯底的晶體 表面起的X射線穿透深度落在預(yù)定范圍內(nèi)的同時，通過進行X射線衍射測量來評估晶體表 面層的平均形變、不規(guī)則形變和面取向偏離中的至少一種，。引用列表專利文獻PTL 1 :美國專利 No. 6，596，079PTL 2 :美國專利 No. 6，488，767PTL 3 :日本專利特開 No. 2007-00552
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題在美國專利No. 6，596，079 (專利文獻1)、美國專利No. 6，488，767 (專利文獻2)和 日本專利特開No. 2007-005526 (專利文獻3)中示出的每個襯底都是由六方晶纖鋅礦III族 氮化物晶體制成的，主表面采用(0001)面。在作為至少包含一個在這種晶體襯底的主表面 上外延生長的半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體器件的發(fā)光器件中，半導(dǎo)體層的主表面也采用(0001)面， 該(0001)面是在該面的法線方向上改變極性的極化面，由這種極化造成的壓電極化所導(dǎo)致 的量子限制斯塔克效應(yīng)，致使很大的發(fā)光藍移，并伴隨有增大的電流注入量，造成發(fā)光強度 降低。為了制造抑制發(fā)光藍移的發(fā)光器件，要求減小用于制造發(fā)光器件的襯底主表面上 的極性，換句話說，用與(0001)面不同的面作為襯底的主表面。然而，適合制造抑制發(fā)光藍移的發(fā)光器件的襯底，有關(guān)其主表面的面取向、其主表 面的表面粗糙度、其表面層的結(jié)晶度等方面尚未闡明。因此，本發(fā)明的目的是提供一種適合制造抑制發(fā)光藍移的發(fā)光器件的III族氮化物 晶體襯底、包含外延層的III族氮化物晶體襯底、半導(dǎo)體器件及其制造方法。解決問題的方案 根據(jù)本發(fā)明的一方面，在III族氮化物晶體襯底中，其中，在滿足所述晶體襯底的任 意特定平行晶格面(Id)的X射線衍射條件的同時，通過利用從所述晶體襯底的主表面(Is) 起的X射線穿透深度的變化進行X射線衍射測量，來獲得所述晶體襯底的所述特定平行晶 格面(Id)的面間距，在由屯表示在X射線穿透深度為0. 3 y m時的面間距并且d2表示在X 射線穿透深度為5 u m時的面間距的情況下，由|屯-d21 /d2的值表示的晶體襯底的表面層 的平均形變等于或低于1.7 X10_3，并且其中，主表面的面取向在
方向上相對于包括 晶體襯底的c軸的面具有等于或大于-10°且等于或小于10°的傾斜角。 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在III族氮化物晶體襯底中，其中，在滿足所述晶體襯底的 任意特定平行晶格面(Id)的X射線衍射條件的同時，通過利用從所述晶體襯底的主表面 (Is)起的X射線穿透深度的變化進行X射線衍射測量，來獲得所述晶體襯底的所述特定平 行晶格面(Id)的衍射強度剖面，在該衍射強度剖面上，由|vi_v2|的值表示的晶體襯底的表 面層的不規(guī)則形變等于或低于110弧度秒，其中由在X射線穿透深度為0. 3 y m時的衍射強度峰值的半值寬度Vi和在X射線穿透深度為5 u m時的衍射強度峰值的半值寬度v2來得到 vrv2的值，并且其中，主表面的面取向在
方向上相對于包括晶體襯底的c軸的面 具有等于或大于-10°且等于或小于10°的傾斜角。根據(jù)本發(fā)明的再另一方面，在III族氮化物晶體襯底中，其中，通過使得從所述晶體 襯底的主表面(Is)起的X射線穿透深度連同于所述晶體襯底的任意特定平行晶格面(Id) 的X射線衍射發(fā)生變化來測量搖擺曲線，在該搖擺曲線上，由|Wli2|的值表示的晶體襯底 的表面層的特定平行晶格面的面取向偏離等于或低于300弧度秒，其中由在X射線穿透深 度為0. 3 y m時的衍射強度峰值的半值寬度Wl和在X射線穿透深度為5 u m時的衍射強度 峰值的半值寬度《2來得到|wi-w2|的值，并且其中，主表面的面取向在
方向上相對 于包括晶體襯底的c軸的面具有等于或大于-10°且等于或小于10°的傾斜角。。在上述III族氮化物晶體襯底中，主表面可具有5nm或更低的表面粗糙度Ra。主表 面的面取向相對于晶體襯底的{10-10}、{11-20}和{21-30}面中的任一個具有等于或大 于0°且小于0.1°的傾斜角以至與該面基本平行。主表面的面取向相對于該晶體襯底的 {10-10}、{11-20}和{21-30}面中的任一個具有等于或大于0. 1°且等于或小于10°的傾 斜角。存在于主表面中的氧具有等于或大于2原子％且等于或小于16原子％的濃度。主 表面的位錯密度可等于或小于lX107cm_2。III族氮化物晶體襯底，可具有等于或大于40mm 且等于或小于150mm的直徑。根據(jù)本發(fā)明的再另一個方面，包含外延層的III族氮化物晶體襯底，包括至少一個 在III族氮化物晶體襯底的主表面上通過外延生長提供的半導(dǎo)體層。根據(jù)本發(fā)明的再另一個方面，一種半導(dǎo)體器件包括包含外延層的III族氮化物晶體 襯底。在該半導(dǎo)體器件中，包含在包含外延層的III族氮化物晶體襯底中的半導(dǎo)體層包括發(fā) 光層，其能發(fā)射峰值波長等于或大于430nm且等于或小于550nm的光。根據(jù)本發(fā)明的再另一個方面，一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟準備III 族氮化物晶體襯底，其中，在滿足所述晶體襯底的任意特定平行晶格面(Id)的X射線衍射 條件的同時，通過利用從所述晶體襯底的主表面(1 s )起的X射線穿透深度的變化進行X射 線衍射測量，來獲得所述晶體襯底的所述特定平行晶格面(Id)的面間距，在由屯表示在X 射線穿透深度為0. 3 y m時的面間距并且d2表示在X射線穿透深度為5 u m時的面間距的 情況下，由Idi-d」/^的值表示的晶體襯底的表面層的平均形變等于或低于1. 7X10—3，并 且其中，主表面的面取向在
方向上相對于包括晶體襯底的c軸的面具有等于或大 于-10°且等于或小于10°的傾斜角；以及在晶體襯底的主表面上外延生長至少一個半導(dǎo) 體層，由此形成含有外延層的III族氮化物晶體襯底。根據(jù)本發(fā)明的再另一個方面，一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟準備III 族氮化物晶體襯底，其中，在滿足所述晶體襯底的任意特定平行晶格面(Id)的X射線衍射 條件的同時，通過利用從所述晶體襯底的主表面(1 s )起的X射線穿透深度的變化進行X射 線衍射測量，來獲得所述晶體襯底的所述特定平行晶格面(Id)的衍射強度剖面，在該衍射 強度剖面上，由k-v2|的值表示的晶體襯底的表面層的不規(guī)則形變等于或低于110弧度 秒，其中由在X射線穿透深度為0. 3 y m時的衍射強度峰值的半值寬度Vl和在X射線穿透 深度為5 時的衍射強度峰值的半值寬度％來得到|vi-v2|的值，并且其中，主表面的面 取向在
方向上相對于包括晶體襯底的c軸的面具有等于或大于-10°且等于或小于10°的傾斜角；以及在晶體襯底的主表面上外延生長至少一個半導(dǎo)體層，由此形成含有 外延層的III族氮化物晶體襯底。根據(jù)本發(fā)明的再另一個方面，一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟準備III 族氮化物晶體襯底，其中，通過使得從所述晶體襯底的主表面(Is)起的X射線穿透深度連 同于所述晶體襯底的任意特定平行晶格面(Id)的X射線衍射發(fā)生變化來測量搖擺曲線，在 該搖擺曲線上，由|Wl-W2|的值表示的晶體襯底的表面層的特定平行晶格面的面取向偏離 等于或低于300弧度秒，其中由在X射線穿透深度為0. 3 y m時的衍射強度峰值的半值寬 度Wl和在X射線穿透深度為5 u m時的衍射強度峰值的半值寬度w2來得到| Wli21的值， 并且其中，主表面的面取向在
方向上相對于包括晶體襯底的c軸的面具有等于或大 于-10°且等于或小于10°的傾斜角；以及通過在晶體襯底的主表面上外延生長至少一個 半導(dǎo)體層，來形成含有外延層的III族氮化物晶體襯底。在該半導(dǎo)體器件制造方法中的形成包含外延層的III族氮化物晶體襯底的步驟中， 半導(dǎo)體層被構(gòu)造以包括發(fā)光層，其能發(fā)射峰值波長等于或大于430nm且等于或小于550nm 的光。發(fā)明的有利效果本發(fā)明可以提供一種適合用于制造具有抑制了藍光偏移且具有增強的發(fā)光強度 的發(fā)光器件的III族氮化物晶體襯底、包含外延層的III族氮化物晶體襯底、半導(dǎo)體器件及其 制造方法。


圖1是示出從III族氮化物晶體襯底主表面起在深度方向上晶體狀態(tài)的示意截面 圖。圖2是示出在本發(fā)明中采用的X射線衍射方法中的測量軸和測量角度的示意圖。圖3A是示出III族氮化物晶體襯底的晶格的平均形變的示例的示意圖。圖3B是示出對于圖3A中示出的III族氮化物晶體襯底的晶格的平均形變，在X射 線衍射方法中的衍射強度剖面上示出的特定平行晶格面的面間距的示意圖。圖4A是示出III族氮化物晶體襯底的晶格的不規(guī)則形變的示例的示意圖。圖4B是示出對于圖4A中示出的III族氮化物晶體襯底的晶格的不規(guī)則形變，在X 射線衍射方法中的衍射強度剖面上示出的衍射強度峰的半值寬度的示意圖。圖5A是示出III族氮化物晶體襯底的特定平行晶格面的面取向偏離的示例的示意 圖。圖5B是示出對于圖5A中示出的III族氮化物晶體襯底的特定平行晶格面的面取向 偏離，X射線衍射的搖擺曲線上示出的衍射強度峰的半值寬度的示意圖。圖6示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的III族氮化物晶體襯底的示例。圖7示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的III族氮化物晶體襯底的主表面在
方向上 相對于包含c軸的面的面取向的傾斜的示例。圖8示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的III族氮化物晶體襯底的主表面在
方向上 相對于包含c軸的面的面取向的傾斜的另一示例。圖9示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的III族氮化物晶體襯底的主表面在
方向上相對于包含c軸的面的面取向的傾斜的再另一示例。圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的包含外延層的III族氮化物晶體襯底的示例的示意截面。圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的示例的示意截面。
具體實施例方式[ III族氮化物晶體襯底]在結(jié)晶學(xué)中，定義晶軸來描述晶系。在六方晶中，如組成III族氮化物晶體襯底的III 族氮化物晶體，定義了從原點在同一面的三個方向上延伸的ai軸、a2軸和％軸，每個軸相對 于彼此形成120°的角度，還定義了與包括這三個軸的面垂直的c軸。對于這些晶軸，在％ 軸、a2軸、a3軸和c軸上的截距分別為1/h、1/k、1/i和i/1的晶面，用(hkil)的符號表示 (稱為米勒符號)。在上述的米勒符號(hkil)中，h、k、i和1是稱為米勒指數(shù)的整數(shù)，存在關(guān)系 i=- (h+k)。至少包含ai軸、a2軸、a3軸和c軸的任意一個的面，或與這種面平行的面在這 個任意軸上沒有截距，并且對應(yīng)這個軸的米勒指數(shù)用0表示。例如，包括c軸的面或與c軸 平行的面的面取向表示為(hkiO)，例如，(10-10)、(11-20)或(21-30)。具有面取向(hkil)的面稱為(hkil)面。貫穿本說明書，每個單個面取向表示為 (hkil)，并且包含(hkil)的面取向及其在結(jié)晶學(xué)方面等效的面取向的集合表示為{hkil}。 每個單個方向表示為[hkil]，并且包括[hkil]及其在結(jié)晶學(xué)方面等效的方向的方向的族 表示為〈hkil〉。貫穿本說明書，負指數(shù)表示為在數(shù)字前面加上負號(_)的指數(shù)指示的數(shù)字， 盡管在結(jié)晶學(xué)中，通常表示為在指數(shù)上加上(短橫線)指示的數(shù)字。III族氮化物晶體在〈0001〉方向上具有極性，由于III族元素原子面和氮原子面在 〈0001〉方向上是交替排列的。在本發(fā)明中，確定晶軸，以便III族元素原子面由(0001)實現(xiàn)， 并且氮原子面由(000-1)面實現(xiàn)。本發(fā)明使用X射線衍射方法，由此可以在不破壞晶體的情況下對III族氮化物晶體 襯底表面層上的結(jié)晶度進行直接評價。結(jié)晶度的評價表現(xiàn)為評價或確定晶體存在形變的范 圍或程度，并且更具體地表現(xiàn)為評價存在的晶格的形變和晶格面的面取向偏離的范圍或程 度。晶格的形變可以具體分成由平均形變的晶格造成的平均形變和由不規(guī)則形變的晶格造 成的不規(guī)則形變。晶格面的面取向偏離表現(xiàn)為每個晶格的晶格面的面取向偏離整個晶格的 晶格面的面取向的平均取向的量。如圖1所示，在III族氮化物晶體襯底1中，由于如從III族氮化物晶體物質(zhì)切割、研 磨或拋光的工藝，導(dǎo)致在距晶體襯底的主表面Is —定深度方向上的表面層lp中會出現(xiàn)平 均形變、不規(guī)則形變和晶格的面取向偏離中的至少一個(圖1示出了平均形變、不規(guī)則形變 和晶格的面取向偏離出現(xiàn)在表面層lp中的情況)。平均形變、不規(guī)則形變和晶格的面取向 偏離中的至少一個還可能出現(xiàn)在與表面層lp鄰接的表面_鄰接層lq中(圖1示出了晶格 的面取向偏離出現(xiàn)在表面鄰接層lq中的情況)。此外，可以認為，位于表面鄰接層lq內(nèi)的 內(nèi)層lr具有晶體的原始晶體結(jié)構(gòu)。表面層lp和表面鄰接層lq的狀態(tài)和厚度取決于表面 處理中研磨或拋光的方式和程度。在上述結(jié)構(gòu)中，從晶體襯底主表面起在深度方向上評估平均形變、不規(guī)則形變和/或晶格的面取向偏離，以便可以直接且可靠地評估表面層的結(jié)晶度。在用于評估根據(jù)本發(fā)明的III族氮化物晶體襯底的表面層的結(jié)晶度的X射線衍射 測量中，改變從晶體襯底的主表面起的X射線的穿透深度，同時滿足III族氮化物晶體襯底 任意特定平行晶格面的X射線衍射條件。參考圖1和2,任意特定平行晶格面的衍射條件表不任意特定平行晶格面衍射X射 線的條件。假設(shè)布拉格角為0，X射線的波長為入，并且特定平行晶格面Id的面間距是d， X射線被滿足布拉格條件(2dsin 0 =n A，這里n是整數(shù))的晶格面衍射。X射線穿透深度表示當入射的X射線的強度等于1/e (其中e是自然對數(shù)的底)時 在垂直于晶體襯底主表面Is的深度方向上測量的距離。參考圖2，III族氮化物晶體襯底1 的X射線線性吸收系數(shù)y、晶體襯底主表面Is的傾斜角x、X射線相對于晶體襯底的主表 面Is的入射角《和布拉格角0確定X射線穿透深度T，其由等式(1)表示。x軸21存在 于由入射的X射線11和出射的X射線12形成的面中，《軸(2 0軸)22垂直于由入射的X 射線11和出射的X射線12形成的面，并且0軸23垂直于晶體襯底的主表面Is。旋轉(zhuǎn)角
表示晶體襯底的主表面Is中的旋轉(zhuǎn)角。
權(quán)利要求
1.一種III族氮化物晶體襯底，其中，在滿足所述晶體襯底的任意特定平行晶格面(Id)的X射線衍射條件的同時，通過利月 從所述晶體襯底的主表面(Is)起的X射線穿透深度的變化進行X射線衍射測量，來獲得序 述晶體襯底的所述特定平行晶格面(Id)的面間距，在由屯表示在所述X射線穿透深度為0. 3 y m時的面間距并且d2表示在所述X射g 穿透深度為5 u m時的面間距的情況下，由|屯-d21 /d2的值表示的所述晶體襯底的表面j| (lp)的平均形變等于或低于1. 7 X 10_3，并且，其中，所述主表面(Is)的面取向在
方向上相對于包括所述晶體襯底的c軸(lc)的酉 (lv)具有等于或大于-10°且等于或小于10°的傾斜角。
2.一種III族氮化物晶體襯底，其中，在滿足所述晶體襯底的任意特定平行晶格面(Id)的X射線衍射條件的同時，通過利月 從所述晶體襯底的主表面(Is)起的X射線穿透深度的變化進行X射線衍射測量，來獲得序 述晶體襯底的所述特定平行晶格面(Id)的衍射強度剖面，在該衍射強度剖面上，由k-v2|的值表示的所述晶體襯底的表面層(lp)的不規(guī)則形變等于或低于110弧殘 秒，其中由在所述X射線穿透深度為0. 3 y m時的衍射強度峰值的半值寬度Vl和在所述X身 線穿透深度為5 時的衍射強度峰值的半值寬度％來得到|vi-v2|的值，并且，其中， 所述主表面(Is)的面取向在
方向上相對于包括所述晶體襯底的c軸(lc)的酉 (lv)具有等于或大于-10°且等于或小于10°的傾斜角。
3.—種III族氮化物晶體襯底，其中，通過使得從所述晶體襯底的主表面(Is)起的X射線穿透深度連同于所述晶體襯底序 任意特定平行晶格面(Id)的X射線衍射發(fā)生變化來測量搖擺曲線，在該搖擺曲線上，由|Wli2|的值表示的所述晶體襯底的表面層(lp)的所述特定平行晶格面(Id)的酉 取向偏離等于或低于300弧度秒，其中由在所述X射線穿透深度為0. 3 y m時的衍射強度幽 值的半值寬度Wi和在所述X射線穿透深度為5 u m時的衍射強度峰值的半值寬度w2來得至 |wrw2的值，并且，其中，所述主表面(Is)的面取向在
方向上相對于包括所述晶體襯底的c軸(lc)的酉 (lv)具有等于或大于-10°且等于或小于10°的傾斜角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的III族氮化物晶體襯底，其中，所述主表面(Is)具有5nm或更低的表面粗糙度Ra。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的III族氮化物晶體襯底，其中，所述主表面(Is)的面取向相對于所述晶體襯底的{10-10}、{11-20}和{21-30}面畔 的任意一個面具有等于或大于0°且小于0.1°的傾斜角以至與該面基本平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的III族氮化物晶體襯底，其中，所述主表面(Is)的面取向相對于所述晶體襯底的{10-10}、{11-20}和{21-30}面畔 的任意一個面具有等于或大于0. 1°且等于或小于10°的傾斜角。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的III族氮化物晶體襯底，其中，存在于所述主表面(Is)的氧具有等于或大于2原子％且等于或小于16原子％的濃度
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的III族氮化物晶體襯底，其中，在所述主表面(Is)的位錯密度等于或小于lX107cm_2。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的III族氮化物晶體襯底，其具有等于或大于40mm且等于或小于 150mm的直徑。
10.一種含有外延層的III族氮化物晶體襯底，其包括在根據(jù)權(quán)利要求1所述的III族氮 化物晶體襯底(1)的所述主表面(Is)上通過外延生長提供的至少一個半導(dǎo)體層(2)。
11.一種半導(dǎo)體器件，其包括根據(jù)權(quán)利要求10所述的含有外延層的III族氮化物晶體襯 底(3)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其中，在所述含有外延層的III族氮化物晶體襯底(3)中包含的所述半導(dǎo)體層(2)包括發(fā)光 層(210)，所述發(fā)光層(210)發(fā)射峰值波長等于或大于430nm且等于或小于550nm的光。
13.—種制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括以下各步驟準備III族氮化物晶體襯底(1)，其中，在滿足所述晶體襯底的任意特定平行晶格面(Id)的X射線衍射條件的同時，通過利用 從所述晶體襯底的主表面(Is)起的X射線穿透深度的變化進行X射線衍射測量，來獲得所 述晶體襯底的所述特定平行晶格面(Id)的面間距，在由屯表示在所述X射線穿透深度為0. 3 u m時的面間距并且d2表示在所述X射線穿 透深度為5 u m時的面間距的情況下，由| di-4 | /d2的值表示的所述晶體襯底的表面層(lp) 的平均形變等于或低于1. 7X10_3，并且，其中，所述主表面(Is)的面取向在
方向上相對于包括所述晶體襯底的c軸(lc)的面 (lv)具有等于或大于-10°且等于或小于10°的傾斜角；以及在所述晶體襯底的所述主表面(Is)上外延生長至少一個半導(dǎo)體層(2)，由此形成含有 外延層的III族氮化物晶體襯底(3 )。
14.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括步驟準備III族氮化物晶體襯底(1)，其中，在滿足所述晶體襯底的任意特定平行晶格面(Id)的X射線衍射條件的同時，通過利用 從所述晶體襯底的主表面(Is)起的X射線穿透深度的變化進行X射線衍射測量，來獲得所 述晶體襯底的所述特定平行晶格面(Id)的衍射強度剖面，在該衍射強度剖面上，由k-v2|的值表示的所述晶體襯底的表面層(lp)的不規(guī)則形變等于或低于110弧度 秒，其中由在所述X射線穿透深度為0. 3 y m時的衍射強度峰值的半值寬度Vl和在所述X射 線穿透深度為5 時的衍射強度峰值的半值寬度％來得到|vi-v2|的值，并且，其中，所述主表面(Is)的面取向在
方向上相對于包括所述晶體襯底的c軸(lc)的面 (lv)具有等于或大于-10°且等于或小于10°的傾斜角；以及在所述晶體襯底的所述主表面(Is)上外延生長至少一個半導(dǎo)體層(2)，由此形成含有 外延層的III族氮化物晶體襯底(3 )。
15.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括以下各步驟準備III族氮化物晶體襯底(1)，其中，通過使得從所述晶體襯底的主表面(Is)起的X射線穿透深度連同于所述晶體襯底的 任意特定平行晶格面(Id)的X射線衍射發(fā)生變化來測量搖擺曲線，在該搖擺曲線上，由 的值表示的所述晶體襯底的表面層(lp)的所述特定平行晶格面(Id)的面 取向偏離等于或低于300弧度秒，其中由在所述X射線穿透深度為0. 3 y m時的衍射強度峰值的半值寬度W1和在所述X射線穿透深度為5 μ m時的衍射強度峰值的半值寬度W2來得到 Iw1-W2的值，并且，其中，所述主表面(Is)的面取向在
方向上相對于包括所述晶體襯底的C軸(Ic)的面 (Iv)具有等于或大于-10°且等于或小于10°的傾斜角；以及通過在所述晶體襯底的所述主表面(Is)上外延生長至少一個半導(dǎo)體層(2)，來形成含 有外延層的III族氮化物晶體襯底(3 )。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，在形成所述含有外延層的III族氮化物晶體襯底(3)的步驟中，所述半導(dǎo)體層(2)被構(gòu) 造以包括發(fā)光層(210)，所述發(fā)光層(210)發(fā)射峰值波長等于或大于430nm且等于或小于 550nm的光。
全文摘要
提供一種Ⅲ族氮化物晶體襯底(1)，其中，在滿足所述晶體襯底的任意特定平行晶格面(1d)的X射線衍射條件的同時，通過利用從所述晶體襯底的主表面(1s)起的X射線穿透深度的變化進行X射線衍射測量，來獲得所述晶體襯底的所述特定平行晶格面(1d)的面間距，在由d1表示在X射線穿透深度為0.3μm時的面間距并且d2表示在X射線穿透深度為5μm時的面間距的情況下，由|d1–d2|/d2的值表示的晶體襯底的表面層的平均形變等于或低于1.7×10-3，并且，其中，主表面(1s)的面取向在
方向上相對于包括晶體襯底的c軸(1c)的面(1v)具有等于或大于-10°且等于或小于10°的傾斜角。由此可以提供適合制造抑制了發(fā)光藍移的發(fā)光器件的Ⅲ族氮化物晶體襯底、包含外延層的Ⅲ族氮化物晶體襯底、半導(dǎo)體器件及其制造方法。
文檔編號C30B29/38GK102666945SQ201080057660
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者善積祐介, 石橋惠二, 美濃部周吾 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社