[发明专利]氮化物半导体元件形成用晶片及其制造方法、氮化物半导体元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于形成氮化物半导体元件的晶片(以下简单记为“晶片”)、晶片的制造方法、用晶片制作的氮化物半导体元件及氮化物半导体元件的制造方法。

背景技术

近年来，白色发光装置应用于大型液晶电视的背光源、照明用光源等，该白色发光装置利用将氮化物半导体元件作为发光元件的蓝色发光元件和荧光体。在这种大型液晶电视、照明等产品中一次使用大量的白色发光装置，因此，对这些产品所使用的蓝色发光元件要求能够廉价且大量地生产。

通常，在基板的上表面上层叠氮化物半导体层来制作晶片，并且将该晶片分割为任意芯片尺寸而形成氮化物半导体元件。目前，由于在基板的制造上存在困难等，因此一直都使用1～2英寸左右尺寸的基板。但是，最近通过技术革新，已经能够定量地供给3英寸以上尺寸的基板。如果使用4英寸以上大直径的基板制作晶片，则一次能够制作出大量的氮化物半导体元件，因此能够谋求降低氮化物半导体元件的制造成本。于是，强烈要求使用4英寸以上大直径的基板制作晶片。

另外，由于材料成本等原因，多数情况下使用由不同于氮化物半导体材料的材料(例如蓝宝石、SiC等)构成的基板。因此，基板材料的晶格常数与氮化物半导体层材料的晶格常数不同，并且基板材料的热膨胀系数与氮化物半导体层材料的热膨胀系数也不同。所以，如果这种基板上使氮化物半导体层结晶生长，则在晶片整体上产生内部应力。由于该内部应力的产生，导致存在晶片翘曲或者晶片自身开裂的问题。基板的尺寸越大，该问题越明显，该问题是氮化物半导体元件制造成品率下降的原因之一。即，如果使用4英寸以上大直径的基板制作晶片，则在制作过程中导致使晶片发生翘曲和开裂中的至少一种可能性变高。因此，正在研究抑制上述问题发生的方法。

例如，在日本特开2005-116785号公报中记载，作为基板使用了蓝宝石基板，该蓝宝石基板将作为氮化物半导体层的GaN层或者AlN层预先沉积在基板背面上。具体而言，首先，在蓝宝石基板的背面上沉积GaN层或者AlN层；接着，在蓝宝石基板的表面上，通过金属有机物气相外延法(MOVPE：metal-organic vapor phase epitaxy)沉积2μm左右的GaN层之后，使Al为10％～30％、厚度为30nm左右的AlGaN层生长。由此，能够将蓝宝石基板的翘曲量降低至5μm左右。

但是，在日本特开2005-116785号公报所记载的方法中，根据基板材料的晶格常数和氮化物半导体层材料的晶格常数的大小关系，或者根据基板材料的热膨胀系数和氮化物半导体层材料的热膨胀系数的大小关系，确定形成在基板背面上的膜的材料。而且，在向基板表面沉积氮化物半导体层的工序之前，需要向基板背面沉积氮化物半导体层的工序。因此，晶片的制造工序变得复杂。由于这些原因，日本特开2005-116785号公报所记载的方法是不实用的。

发明内容

本发明是鉴于上述问题点而提出的，其提供晶片、晶片的制造方法、氮化物半导体元件及氮化物半导体元件的制造方法，目的在于能够使晶片的制造工序不复杂且不出现开裂，从而能够大幅度地改善晶片及氮化物半导体元件的制造成品率。

本发明的氮化物半导体元件形成用晶片具有：基板、设置在基板上的基底层、设置在基底层上的第一导电型氮化物半导体层、设置在第一导电型氮化物半导体层上的有源层、设置在有源层上的第二导电型氮化物半导体层。基板由与氮化物半导体材料不同的材料构成。基底层和第一导电型氮化物半导体层中的至少一层的膜厚在基板的中央侧和基板的周边侧不同。

基底层和第一导电型氮化物半导体层中至少一方的膜厚可以从基板的周边侧向该基板的中央侧逐渐增大，也可以从基板的周边侧向该基板的中央侧逐渐减小。

当基底层的膜厚在基板的中央侧和基板的周边侧不同时，优选使基底层的平均膜厚在9μm以下。此时，优选使基底层的膜厚最大值与基底层的膜厚最小值的差在0.8μm以下。

优选使基板的直径在4英寸以上。

本发明也涉及用本发明的氮化物半导体元件形成用晶片制造的氮化物半导体元件。

本发明也涉及氮化物半导体元件形成用晶片的制造方法。该制造方法具有：在基板上形成基底层的工序，在基底层上形成第一导电型氮化物半导体层的工序，在第一导电型氮化物半导体层上形成有源层的工序，在有源层上形成第二导电型氮化物半导体层的工序。作为基板，使用由与氮化物半导体材料不同的材料制成的基板，将基底层和第一导电型氮化物半导体层中至少一方形成为膜厚在基板的中央侧和该基板的周边侧不同。