发明名称 第Ⅲ族氮化物系化合物半导体装置及其制造方法
摘要 经由不是使用有机金属化合物作原始材料的方法,在基板上形成的第一层之第III族氮化物系化合物层,在含氢气或氮气、和氨气的混合气体中加热,使得在第一层之第 III族氮化物系化合物层上所形成的第二层之第III族氮化物系化合物半导体层之结晶性有所改进。当该第一层之第 III族氮化物系化合物层,是经由溅镀法在基板上形成时,第一层之第III族氮化物系化合物层的厚度,定在50到3000的范围。
申请公布号 TW447149 申请公布日期 2001.07.21
申请号 TW089103695 申请日期 2000.03.02
申请人 丰田合成股份有限公司 发明人 柴田直树;伊藤润;浅见慎也;渡边大志;千田昌伸;千代敏明;浅见静代
分类号 H01L33/00;H01L21/203 主分类号 H01L33/00
代理机构 代理人 赖经臣 台北巿南京东路三段三四六号一一一二室;宿希成 台北巿南京东路三段三四六号一一一二室
主权项 1.一种第III族氮化物系化合物半导体装置,其包含: 一基板; 经由不是使用有机金属化合物作原始材料的方法, 在该基板上所形成的,具有厚度从50到3000的第 一层之第III族氮化物系化合物层;以及 在该第一层之第III族氮化物系化合物层上,所形成 的第二层之第III族氮化物系化合物半导体层。2. 如申请专利范围第1项之装置,其中,该基板包含蓝 宝石基板。3.如申请专利范围第2项之装置,其中, 该第一层之第III族氮化物系化合物,是在该蓝宝石 基板的面a上形成的。4.如申请专利范围第1项之装 置,其中,不是使用有机金属化合物作原始材料的 该方法,是由含有:连反应溅镀法在内的溅镀法;蒸 镀法;离子电镀法;雷射烧蚀法;和电子耦合谐振溅 镀法的族群中选择的。5.如申请专利范围第1项之 装置,其中,该第一层之第III族氮化物系化合物层, 包含AlxGa1-xN(0≦x≦1)。6.如申请专利范围第1项之 装置,其中,该第一层之第III族氮化物系化合物,包 含AlN。7.如申请专利范围第1项之装置,其中,该第 一层之第III族氮化物系化合物层的厚度,不比100 小,但小于1000。8.如申请专利范围第1项之装置, 其中,该第一层之第III族氮化物系化合物层,是在 该基板加热到不低于400℃的温度时形成的。9.如 申请专利范围第1项之装置,其中,该第一层之第III 族氮化物系化合物层,是在含有氢气或氮气、和氨 气的混合气体中,在1000℃到1250℃的温度下加热。 10.如申请专利范围第1项之装置,其中,该第二层之 第III族氮化物系化合物半导体层,是经由有机金属 化学气相沈积法形成的。11.一种第III族氮化物系 化合物半导体装置,其包含: 一蓝宝石基板; 经由溅镀方法,在该蓝宝石基板上所形成的,具有 厚度从50到3000的第一层之第III族氮化物系化 合物层;以及 经由有机金属化学气相沈积法,当该蓝宝石基板保 持在1000℃至1250℃的温度下,在该第一层之第III族 氮化物系化合物层上,所形成的第二层之第III族氮 化物系化合物半导体层。12.如申请专利范围第11 项之装置,其中,该第一层之第III族氮化物系化合 物层,包含AlN。13.如申请专利范围第11项之装置,其 中,该第一层之第III族氮化物系化合物层的厚度, 不比100小,但小于1000。14.如申请专利范围第11 项之装置,其中,氢气或氮气的运载气体,被用于该 有机金属化学气相沈积法中,以形成该第二层之第 III族氮化物系化合物半导体层。15.一种制造第III 族氮化物系化合物半导体装置的方法,其包含步骤 : 在不低于400℃的温度下,经由溅镀方法,在蓝宝石 基板上形成AlN的缓冲层;以及 当加热该蓝宝石基板时,经由有机金属化学气相沈 积法,在该缓冲层上形成第III族氮化物系化合物半 导体层。16.如申请专利范围第15项之方法,其中,该 缓冲层是在该蓝宝石基板的面a上形成的。17.如申 请专利范围第15项之方法,其中,氢气或氮气的运载 气体被用于该有机金属化学气相沈积法中,在至少 和该缓冲层接触的该第III族氮化物系化合物半导 体层形成时。18.一种制造第III族氮化物系化合物 半导体装置的方法,其包含步骤: 经由不是使用有机金属化合物作原始材料的方法, 在基板上,形成第一层之第III族氮化物系化合物层 ; 在含氢气或氮气、和氨气的混合气体之气氛围中, 加热该第一层之第III族氮化物系化合物层;然后 在该第一层之第III族氮化物系化合物层上,形成第 二层之第III族氮化物系化合物半导体层。19.如申 请专利范围第18项之方法,其中,该基板包含蓝宝石 基板。20.如申请专利范围第19项之方法,其中,该第 一层之第III族氮化物系化合物层,是在该蓝宝石基 板的面a上形成的。21.如申请专利范围第18项之方 法,其中,不是使用有机金属化合物作原始材料的 该方法,是由含有:连反应溅镀法在内的溅镀法;蒸 镀法;离子电镀法;雷射烧蚀法;和电子耦合谐振溅 镀法的族群中选择的。22.如申请专利范围第18项 之方法,其中,该第一层之第III族氮化物系化合物 层,包含AlxGa1-xN(0≦x≦1)。23.如申请专利范围第18 项之方法,其中,该第一层之第III族氮化物系化合 物层,包含AlN。24.如申请专利范围第18项之方法,其 中,该氢气或该氮气、对该氨气的混合比例,其流 速比是在1:0.1到1:1的范围。25.如申请专利范围第18 项之方法,其中,该氢气或该氮气、对该氨气的混 合比例,其流速比是在1:0.1到1: 0.5的范围。26.如申请专利范围第18项之方法,其中, 该氢气或该氮气、对该氨气的混合比例,其流速比 约在1:0.3。27.如申请专利范围第18项之方法,其中, 该第一层之第III族氮化物系化合物层被加热的温 度,是在1000℃到1250℃的范围。28.如申请专利范围 第18项之方法,其中,该第二层之第III族氮化物系化 合物半导体层,是经由使用有机金属化合物作原始 材料的方法而形成的。29.如申请专利范围第28项 之方法,其中,使用有机金属化合物作原始材料的 该方法,是有机金属化学气相沈积法。30.如申请专 利范围第29项之方法,其中,经由该有机金属化学气 相沈积法,用以生成该第二层之第III族氮化物系化 合物半导体的温度,不低于1000℃。31.一种第III族 氮化物系化合物半导体装置,其包含: 第一层之第III族氮化物系化合物的缓冲层;以及 在该缓冲层上形成的第二层之第III族氮化物系化 合物半导体层, 其中,该缓冲层是经由不是使用有机金属化合物作 原始材料的方法而形成的,并且在该第二层之第III 族氮化物系化合物半导体层形成之前,在含氢气或 氮气、和氨气的混合气体中加热。图式简单说明: 第一图是显示AlN薄膜的厚度,和GaN层的结晶性之间 关系的曲线图; 第二图是显示AlN生成的温度,和GaN层的结晶性之间 关系的曲线图; 第三图是显示作为本发明具体例之发光二极体; 第四图是显示为了在AlN缓冲层(经由直流磁控溅镀 法所形成表2中样品a)上生成,经由MOCVD法,所形GaN层 的振动曲线; 第五图是显示为了在AlN缓冲层(经由直流磁控溅镀 法所形成表2中样品b)上生成,经由MOCVD法,所形成GaN 层的振动曲线; 第六图是显示为了在AlN缓冲层(经由直流磁控溅镀 法所形成表2中样品c)上生成,经由MOCVD法,所形成GaN 层的振动曲线; 第七图A到第七图E是显示表2中样品的RHEED图的照 相;以及 第八图是显示表2中样品a的显微照相; 第九图是显示表2中样品b的显微照相; 第十图是显示表2中样品c的显微照相;以及 第十一图是显示表2中样品d的显微照相;
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