[发明专利]制造氮化物基半导体器件的方法

说明书

本申请是申请日为2006年4月21日且发明名称为“制造氮化物基半导体器件的方法和如此制造的发光器件”的中国专利申请200610074666.7的分案申请。

技术领域

本发明涉及在包括氮化物基化合物半导体(In_xAl_yGa_1-x-yN：0≤x，0≤y，x+y＜1)层的半导体器件中的改进，以及在其制造方法中的改进。

背景技术

日本专利特许公开第06-196757号公开了制造氮化物基半导体器件的方法，其能够用于制造蓝色发光二极管、蓝色激光二极管等。根据日本专利特许公开第06-196757号，在510℃的衬底温度，GaN缓冲层在蓝宝石衬底上生长到约20nm厚度。在GaN缓冲层上，在1030℃的衬底温度GaN层生长到约2μm厚度。此外，在GaN层上，在800℃的衬底温度生长InGaN发光层。

当如日本专利特许公开第06-196757号所公开的那样在510℃的低温生长GaN缓冲层时，所生长的GaN缓冲层处于无定形状态。当在无定形GaN缓冲层上于1030℃的高温生长GaN层时，在与无定形GaN缓冲层的界面处产生位错，且然后位错穿透或穿过在高温生长的GaN层。当于800℃的高温在包括这种穿透位错的GaN层上生长InGaN发光层时，该穿透位错(threading dislocation)传播到发光层中。结果，在用包括这种穿透位错的发光层制造的氮化物基半导体发光器件中，其发光效率由于穿透位错而降低。

发明内容

鉴于上述内容，本发明的主要目的是提供一种包括较少穿透位错的氮化物基半导体器件，然后提供一种改进了光输出功率的氮化物基半导体发光器件。

根据本发明的一个方面，制造氮化物基半导体器件的方法包括于第一衬底温度在衬底上生长In_xAl_yGa_1-x-yN(0≤x，0≤y，x+y＜1)缓冲层，和于第二衬底温度在所述缓冲层上生长第一导电类型氮化物基半导体层，其中所述第一衬底温度高于所述第二衬底温度。

根据本发明的另一方面，制造氮化物基半导体器件的方法包括于第一衬底温度，在衬底上生长In_xAl_yGa_1-x-yN(0≤x，0≤y，x+y＜1)缓冲层，于第二衬底温度，在所述缓冲层上生长SiN层，和在第三衬底温度，在所述SiN层上生长第一导电类型氮化物基半导体层，其中所述第一衬底温度高于所述第二和第三衬底温度中的至少一个。所述第一衬底温度可以高于所述第二和第三衬底温度两者。

生长缓冲层的衬底温度优选高于900℃。在生长所述缓冲层的步骤中，V族元素优选具有低于500Pa的分压。优选在低于95kPa的压力下生长全部或部分所述缓冲层。优选在低于95kPa的压力下生长全部或部分所述第一导电类型氮化物基半导体层。制造氮化物基半导体衬底的方法还包括在所述第一导电类型氮化物基半导体层上生长发光层，和在所述发光层上生长第二导电类型氮化物基半导体层。优选在低于95kPa的压力下生长全部或部分所述发光层。优选在低于95kPa的压力下生长全部或部分所述第二导电类型氮化物基半导体层。在生长所述缓冲层的步骤中，优选使反应气体以大于10厘米/秒的速度在衬底上流动。所述缓冲层优选生长到大于10nm的厚度。所述SiN层的厚度优选设为包括三个原子层或不足三个原子层。

通过包括采用上述方法在半导体衬底上形成的In_xAl_yGa_1-x-yN(0≤x，0≤y，x+y＜1)缓冲层、SiN层、第一导电类型氮化物基半导体层、发光层和所述第二导电类型氮化物基半导体层，能够获得发光效率提高了的氮化物基半导体发光器件。在该氮化物基半导体发光器件中，在第一导电类型氮化物基半导体层中可以包括至少一个SiN层。另一方面，在该氮化物基半导体发光器件中，该SiN层可以省略。

通过下面结合附图对本发明的详细描述中，本发明的上述和其他目的、特点、方面和优点将变得更为明显。

附图说明

图1是示出在本发明的实施例中多个化合物半导体层生长期间的温度曲线图的示意图；

图2是使用图1的温度曲线图可以制造的氮化物基化合物半导体器件的示意性剖面图；

图3是图示出使用图1的温度曲线图制造的氮化物基化合物半导体器件与常规氮化物基化合物半导体器件之间的位错密度比较的示意图；