[发明专利]电子器件的制作方法、外延衬底的制作方法、III族氮化物半导体元件及氮化镓外延衬底

说明书

本申请是申请日为2008年7月17日的中国专利申请第200880021916.8号的分案申请。

技术领域

本发明涉及电子器件的制作方法、用于电子器件的外延衬底的制作方法、III族氮化物半导体元件及氮化镓外延衬底。

背景技术

在专利文献1中，记载了发光效率高的发光二极管、阈值低的半导体激光器这些半导体发光元件。该半导体发光元件使用能够稳定地进行高温的均匀加热的气相生长装置来制造。该气相生长装置中，在用于加热设置在基座上的衬底的电阻加热体的导电部的间隙中接触插入至少二分割以上的绝缘体，因此电阻加热体的寿命显著延长。使用该装置，半导体薄膜中的碳浓度以沿生长方向降低的方式分布。

专利文献1：日本特开平9-92883号公报

发明内容

专利文献1中，提及发光二极管和半导体激光器。在通过有机金属气相生长法得到的半导体薄膜中，混入大量的碳杂质，这与非发光再结合中心的形成相关联。

另一方面，根据本发明人的发现，在与半导体发光元件不同的电子器件、例如肖特基二极管等中，大量的碳杂质的混入认为是电极的欧姆接触变差的原因。例如，在氮化镓薄膜中碳浓度高的情况下，电极不能得到良好的欧姆特性。迄今为止，对在有机金属气相生长炉中生长的外延膜表面进行光学观察，在根据该观察已经挑选的外延衬底的表面上形成用于电子器件的电极(例如，用于肖特基势垒二极管的肖特基电极)。

但是，外延衬底的电特性在有机金属气相生长炉的每次操作中不同。这是因为，有机金属气相生长炉内的环境在每次成膜操作中变化，因此混入的杂质浓度也变化。通过目前的外延技术制作的膜中的碳等杂质浓度为由二次离子发射质谱法分析的检测下限以下。因此，寻求的是用于在有机金属气相生长炉中在变动的生长条件下生长的外延膜的高纯度化的适当指标。

本发明是鉴于这样的情况而进行的，本发明的目的在于提供使用用于在有机金属气相生长炉中在变动的生长条件下生长的外延膜的高纯度化的适当指标来制作使用III族氮化物基化合物半导体的电子器件的方法，另外，本发明的目的在于提供制作用于该电子器件的外延衬底的方法。另外，本发明的目的在于提供包含满足用于高纯度化的适当指标的外延膜的III族氮化物半导体元件，另外，本发明的目的在于提供用于该电子器件的氮化镓外延衬底。

本发明的一个方面是制作使用III族氮化物基化合物半导体的电子器件的方法。该方法包含：(a)利用有机金属气相生长法在衬底上生长包含一个或多个氮化镓基半导体层的半导体区域从而形成外延衬底的工序；(b)对所述氮化镓基半导体层测定包含黄带波长带的波长区域及包含所述氮化镓基半导体层的带边的带边波长的波长区域的光致发光光谱的工序；(c)生成所述黄带波长带的光致发光光谱与带边波长中的光谱强度的强度比的工序；(d)通过将所述黄带波长带与所述带边波长的光致发光光谱的强度比与基准值比较，挑选所述外延衬底以提供已经挑选的外延衬底的工序；和(e)挑选所述外延衬底后，形成用于所述电子器件的电极的工序。

根据该方法，除氮化镓基半导体层的黄带波长带以外包含氮化镓基半导体层的带边波长的波长区域中的光致发光光谱强度提供与外延膜内的杂质量有关的有效指标。因此，通过使用已经挑选的外延衬底，可以抑制在有机金属气相生长炉中在变动的生长条件下生长的外延膜的杂质引起的电子器件的特性波动。另外，通过使用强度比，可以不依赖于黄带波长带的光谱的绝对强度，提供用于判断在有机金属气相生长炉中在变动的生长条件下生长的外延膜的品质的指标。

本发明的一个方面的方法中，在测定光致发光光谱的所述工序中，优选在室温下测定所述光致发光光谱。为了品质管理而管理用于制作电子器件的设备中的环境温度，在该管理的温度即室温下，也进行光致发光光谱的测定。

本发明的一个方面的方法中，换算为室温下的光致发光光谱测定，所述基准值为0.05以下的值。根据本发明人的研究这是合适的范围。

本发明的一个方面的方法中，所述衬底优选包含GaN。可以得到低位错密度的GaN衬底，因此生长品质良好的氮化镓基半导体层。

本发明的一个方面的方法中，所述衬底包含n型GaN，所述氮化镓基半导体层优选包含添加有n型掺杂剂的GaN。其对于低损耗的电子器件是适合的。

本发明的一个方面的方法中，所述n型掺杂剂使用选自甲硅烷、乙硅烷、一甲基硅烷、二甲基硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷、三乙基硅烷、四乙基硅烷、甲锗烷、一甲基锗、四甲基锗、四乙基锗、氧、一氧化碳、二氧化碳和H₂O中的至少任一种。