專利名稱：半導(dǎo)體基板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體基板及它們的制造方法。特別是涉及包含晶格缺陷被抑制了的III族氮化物半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
近年，使用了III族氮化物半導(dǎo)體(例如GaN類化合物半導(dǎo)體)的藍(lán)色半導(dǎo)體激光元件和高速動(dòng)作晶體管等的研究開發(fā)正在積極進(jìn)行。圖18表示包含III族氮化物半導(dǎo)體層的以往的半導(dǎo)體裝置剖面構(gòu)造。為了清楚地表示構(gòu)造，這里省略了剖面的剖面線。
圖18所示的半導(dǎo)體裝置是由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體激光元件，在此半導(dǎo)體裝置中，在藍(lán)寶石基板1上依次形成有由GaN組成的中間層2、n型GaN層3、n型AlGaN包覆層4、n型GaN光導(dǎo)層5、非摻雜InGaN活性層6、p型GaN光導(dǎo)層7、第1p型AlGaN包覆層8、帶有開口部9的電流狹窄層10、第2p型AlGaN包覆層11及p型GaN接觸層12。還有，在n型GaN層3的暴露面上裝有n型電極13，另一方面，在p型GaN接觸層12上裝有p型電極14。還有，中間層2被設(shè)計(jì)成用于緩和藍(lán)寶石基板1和n型GaN層3之間的晶格不匹配并使晶體生長(zhǎng)容易，因此，與半導(dǎo)體元件的動(dòng)作沒(méi)有直接關(guān)系。
此半導(dǎo)體裝置的非摻雜InGaN活性層6是由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的，因此，通過(guò)在n型電極13及p型電極14上施加規(guī)定的電壓可以把此半導(dǎo)體裝置用作以藍(lán)色的光振蕩的激光元件。但是，在此以往的半導(dǎo)體裝置中，如圖18所示，晶格缺陷15(例如，貫通轉(zhuǎn)移)以筋狀存在于n型GaN層3中。晶格缺陷15隨著n型GaN層3及n型AlGaN包覆層4等的晶體生長(zhǎng)也向上方生長(zhǎng)，由此導(dǎo)致在起半導(dǎo)體激光元件的激活區(qū)作用的非摻雜InGaN活性層6上的電流狹窄層10的開口部9上也存在晶格缺陷15。
當(dāng)在需要象半導(dǎo)體激光元件那樣的高電流注入的半導(dǎo)體裝置的情況下存在晶格缺陷15時(shí)，從晶格缺陷15的部分開始老化，使半導(dǎo)體裝置的壽命和可靠性顯著降低。還有，不僅在圖18所示的半導(dǎo)體激光元件的活性層的情況下，在比如高速動(dòng)作的晶體管元件的柵極區(qū)也有晶格缺陷存在的問(wèn)題。當(dāng)在柵極區(qū)存在晶格缺陷時(shí)，載流子的移動(dòng)速度降低，因此，半導(dǎo)體晶體管元件的性能降低。這樣，在半導(dǎo)體激光元件的活性層或晶體管的柵極區(qū)等起半導(dǎo)體元件的激活區(qū)作用的部分上存在的晶格缺陷成為半導(dǎo)體元件的性能劣化的原因。
最近，有些用于得到抑制晶格缺陷的氮化物半導(dǎo)體層的技術(shù)被提出。例如，提出這樣的技術(shù)，在藍(lán)寶石基板上形成帶有開口部的氧化硅屏蔽層(SiO2屏蔽層)，然后，用MOCVD法使GaN層橫向生長(zhǎng)(側(cè)向生長(zhǎng))，得到晶格缺陷少的氮化物半導(dǎo)體層(參照例如特開平11-312825號(hào)公報(bào)、特開平11-340508號(hào)公報(bào)、特開2000-21789號(hào)公報(bào)等)。還有，本發(fā)明申請(qǐng)者還提出了在藍(lán)寶石基板上形成了表面上設(shè)有階差(例如條紋狀的槽)的GaN層后通過(guò)在其上沉積氮化物半導(dǎo)體層得到晶格缺陷少的氮化物半導(dǎo)體層(例如參照特開2000-156524號(hào)公報(bào))。
但是，在使用前者的SiO2屏蔽層的技術(shù)中，雖然可以得到晶格缺陷被抑制了的氮化物半導(dǎo)體層，但會(huì)在半導(dǎo)體裝置中留下SiO2屏蔽層。與氮化物半導(dǎo)體層相比，SiO2屏蔽層其導(dǎo)熱系數(shù)低，因此，如果在半導(dǎo)體裝置中留著SiO2屏蔽層，則半導(dǎo)體裝置的散熱性變差，由此導(dǎo)致半導(dǎo)體裝置的可靠性下降。還有，除了形成氮化物半導(dǎo)體層的工序之外還必須另外進(jìn)行形成SiO2屏蔽層的工序，因此，制造工序變得復(fù)雜了。另一方面，在后者的本發(fā)明申請(qǐng)者提出的技術(shù)中，沒(méi)用SiO2屏蔽層，因此，可以回避半導(dǎo)體裝置的散熱性變差等的問(wèn)題，但如果為了抑制晶格缺陷而使用了條紋狀的槽，則難以減少沿著條紋方向上的晶格缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是根據(jù)這些問(wèn)題而成的，其主要目的在于提供進(jìn)一步減少晶格缺陷的半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體基板以及它們的制造方法。
基于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具備有在表面上設(shè)置了從基板的法線方向看具有封閉形狀的凹陷的基板和至少借助于來(lái)自上述凹陷的內(nèi)表面的晶體生長(zhǎng)在上述基板的上述表面上形成的半導(dǎo)體層，使該半導(dǎo)體層的晶格缺陷朝上述凹陷的中心方向集中。
在某實(shí)施例中，上述凹陷至少包含不與上述基板的上述表面平行的相互連接的2片內(nèi)表面，上述2片內(nèi)表面和與上述表面平行的面相交產(chǎn)生的2根線段的夾角為60°或120°。
在某實(shí)施例中，上述凹陷的上述形狀為大致正三角形或大致正六邊形。
在某實(shí)施例中，上述基板由具有六方晶的結(jié)晶構(gòu)造的半導(dǎo)體層構(gòu)成，上述凹陷被設(shè)在該半導(dǎo)體層的表面上。
在某實(shí)施例中，構(gòu)成上述基板的上述半導(dǎo)體層和形成于上述基板的上述表面上的上述半導(dǎo)體層都是由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的。
在某實(shí)施例中，上述凹陷的上述內(nèi)表面是面方位為(1，-1，0，n)(這里n為整數(shù))的面或與此等價(jià)的面。
在某實(shí)施例中，上述n為1。
在某實(shí)施例中，多個(gè)上述凹陷被設(shè)在上述基板的上述表面上。
在某實(shí)施例中，至少包含活性層的多個(gè)半導(dǎo)體層被形成于上述基板上。
基于本發(fā)明的其他半導(dǎo)體裝置具備有在表面上設(shè)有凸起的基板和至少借助于來(lái)自上述凸起的側(cè)表面的晶體生長(zhǎng)在上述基板的上述表面上形成的半導(dǎo)體層，上述凸起至少包含不與上述基板的上述表面平行的相互連接的2片側(cè)表面，上述2片側(cè)表面和與上述主面平行的面相交產(chǎn)生的2根線段的夾角為60°或120°。
在某實(shí)施例中，上述基板由具有六方晶的結(jié)晶構(gòu)造的半導(dǎo)體層構(gòu)成，上述凸起被設(shè)在該半導(dǎo)體層的表面上。
在某實(shí)施例中，構(gòu)成上述基板的上述半導(dǎo)體層和形成于上述基板的上述表面上的上述半導(dǎo)體層都是由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的。
在某實(shí)施例中，上述凸起的上述側(cè)面是面方位為(1，-1，0，n)(這里n為整數(shù))的面或與此等價(jià)的面。
在某實(shí)施例中，上述n為1。
在某實(shí)施例中，多個(gè)上述凸起被設(shè)在上述基板的上述表面上。
在某實(shí)施例中，至少包含活性層的多個(gè)半導(dǎo)體層被形成于上述基板上。
基于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法包括準(zhǔn)備在表面上設(shè)置了從基板的法線方向看具有封閉形狀的凹陷的基板的工序和在上述基板的上述表面上形成具有六方晶的結(jié)晶構(gòu)造的半導(dǎo)體層并使該半導(dǎo)體層的晶格缺陷朝上述凹陷的中心方向集中的工序。
基于本發(fā)明的其他的半導(dǎo)體裝置的制造方法包括準(zhǔn)備基板的工序、在上述基板的表面上形成從基板的法線方向看具有封閉形狀的凹陷的工序和在上述基板的上述表面上形成具有六方晶的結(jié)晶構(gòu)造的半導(dǎo)體層并使該半導(dǎo)體層的晶格缺陷朝上述凹陷的中心方向集中的工序。
在某實(shí)施例中，形成上述凹陷的工序被執(zhí)行，使得面方位為(1，-1，0，1)的面或與此等價(jià)的面成為上述凹陷的內(nèi)表面。
在某實(shí)施例中，形成上述凹陷的工序是在以(0，0，0，1)面為主面的上述基板的上述主面上形成上述凹陷的底面形狀為正三角形或正六邊形的凹陷的工序。
在某實(shí)施例中，形成上述半導(dǎo)體層的工序是以上述凹陷的內(nèi)表面為晶體生長(zhǎng)面形成半導(dǎo)體層的工序。
在某實(shí)施例中，形成上述半導(dǎo)體層的工序包括在與上述凹陷的上述內(nèi)表面垂直的方向上使上述半導(dǎo)體層晶體生長(zhǎng)的工序。
在某實(shí)施例中，是以上述凹陷的內(nèi)表面為晶體生長(zhǎng)面形成半導(dǎo)體層的工序。
在某實(shí)施例中，形成上述半導(dǎo)體層的工序包括在與上述凹陷的上述內(nèi)表面垂直的方向上使上述半導(dǎo)體層晶體生長(zhǎng)的工序。
在某實(shí)施例中，形成上述半導(dǎo)體層的工序是形成由III族氮化物類化合物半導(dǎo)體組成的層的工序。
在某實(shí)施例中，用有機(jī)金屬氣相生長(zhǎng)法形成由上述III族氮化物類化合物半導(dǎo)體組成的層。
在某實(shí)施例中，準(zhǔn)備上述基板的工序是準(zhǔn)備在藍(lán)寶石基板之上形成由III族氮化物類化合物半導(dǎo)體組成的層的基板的工序，形成上述凹陷的工序是在由上述III族氮化物類化合物半導(dǎo)體組成的層的表面上形成上述凹陷的工序。
基于本發(fā)明的外延型基板具備有在表面上設(shè)置了從基板的法線方向看具有封閉形狀的凹陷的基板和至少借助于來(lái)自上述凹陷的內(nèi)表面的晶體生長(zhǎng)在上述基板的上述表面上形成的半導(dǎo)體層，使該半導(dǎo)體層的晶格缺陷朝上述凹陷的中心方向集中。
在某實(shí)施例中，上述凹陷至少包含不與上述基板的上述表面平行的相互連接的2片內(nèi)表面，上述2片內(nèi)表面和與上述表面平行的面相交產(chǎn)生的2根線段的夾角為60°或120°。
在某實(shí)施例中，上述凹陷的上述形狀為大致正三角形或大致正六邊形。
在某實(shí)施例中，上述基板由具有六方晶的結(jié)晶構(gòu)造的半導(dǎo)體層構(gòu)成，上述凹陷被設(shè)在該半導(dǎo)體層的表面上。
在某實(shí)施例中，構(gòu)成上述基板的上述半導(dǎo)體層和形成于上述基板的上述表面上的上述半導(dǎo)體層都是由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的。
在某實(shí)施例中，上述凹陷的上述內(nèi)表面是面方位為(1，-1，0，n)(這里n為任意數(shù))的面或與此等價(jià)的面。
在某實(shí)施例中，上述n為1。
在某實(shí)施例中，多個(gè)上述凹陷被設(shè)在上述基板的上述表面上。
基于本發(fā)明的其他半導(dǎo)體裝基板具備有在表面上設(shè)有凸起的基板和至少借助于來(lái)自上述凸起的側(cè)表面的晶體生長(zhǎng)在上述基板的上述表面上形成的半導(dǎo)體層，上述凸起至少包含不與上述基板的上述表面平行的相互連接的2片側(cè)表面，上述2片側(cè)表面和與上述主面平行的面相交產(chǎn)生的2根線段的夾角為60°或120°。
在某實(shí)施例中，上述基板由具有六方晶的結(jié)晶構(gòu)造的半導(dǎo)體層構(gòu)成，上述凸起被設(shè)在該半導(dǎo)體層的表面上。
在某實(shí)施例中，構(gòu)成上述基板的上述半導(dǎo)體層和形成于上述基板的上述表面上的上述半導(dǎo)體層都是由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的。
在某實(shí)施例中，上述凸起的上述側(cè)面是面方位為(1，-1，0，n)(這里n為整數(shù))的面或與此等價(jià)的面。
在某實(shí)施例中，上述n為1。
在某實(shí)施例中，多個(gè)上述凸起被設(shè)在上述基板的上述表面上。
基于本發(fā)明的半導(dǎo)體基板的制造方法包括準(zhǔn)備晶體生長(zhǎng)用基板的工序、在上述晶體生長(zhǎng)用基板上沉積具有六方晶的結(jié)晶構(gòu)造的第1半導(dǎo)體層的工序、通過(guò)對(duì)上述第1半導(dǎo)體層的一部分進(jìn)行蝕刻使面方位為(1，-1，0，n)(這里n為整數(shù))的面或與此等價(jià)的面外露的工序、在上述外露工序后在上述第1半導(dǎo)體層的表面上沉積具有六方晶的結(jié)晶構(gòu)造的第2半導(dǎo)體層的工序。
在某實(shí)施例中，上述外露工序包括在上述第1半導(dǎo)體層上設(shè)置從基板的法線方向看具有大致正三角形或大致正六邊形的開口部的抗蝕模樣的工序、以上述抗蝕模樣為掩模對(duì)上述第1半導(dǎo)體層進(jìn)行蝕刻并形成以面方位為(1，-1，0，n)(這里n為整數(shù))的面或與此等價(jià)的面為內(nèi)表面的凹陷的工序。
在某實(shí)施例中，上述抗蝕模樣各自帶有等間隔排列的多個(gè)上述開口部。
在某實(shí)施例中，上述外露工序包括在上述第1半導(dǎo)體層上設(shè)置從基板的法線方向看具有大致正三角形或大致正六邊形的開口部的抗蝕模樣的工序、以上述抗蝕模樣為掩模對(duì)上述第1半導(dǎo)體層進(jìn)行蝕刻并形成以面方位為(1，-1，0，n)(這里n為整數(shù))的面或與此等價(jià)的面為側(cè)表面的凸起的工序。
在某實(shí)施例中，上述抗蝕模樣分別為等間隔排列的多個(gè)上述抗蝕模樣。
基于本發(fā)明的其他半導(dǎo)體基板的制造方法包括形成在表面上帶有了從基板的法線方向看具有封閉形狀的凹陷的基板的工序、在上述基板的上述表面上形成具有六方晶的結(jié)晶構(gòu)造的半導(dǎo)體層的工序和通過(guò)除去上述基板取出上述半導(dǎo)體層的工序。
在某實(shí)施例中，上述凹陷是以面方位為(1，-1，0，1)的面或與此等價(jià)的面為上述凹陷的內(nèi)表面的凹陷。
在某實(shí)施例中，上述凹陷是在以(0，0，0，1)面為主面的上述基板的主面上具有正三角形或正六邊形的底面的凹陷。
基于本發(fā)明的另外其他半導(dǎo)體基板的制造方法包括在表面上形成帶有凸起的基板的工序、在上述基板的上述表面上形成具有六方晶的結(jié)晶構(gòu)造的半導(dǎo)體層的工序和通過(guò)除去上述基板取出上述半導(dǎo)體層的工序。
在某實(shí)施例中，上述凸起是以面方位為(1，-1，0，1)的面或與此等價(jià)的面為上述凸起的側(cè)表面的凸起。
在某實(shí)施例中，上述凸起是在以(0，0，0，1)面為主面的上述基板的主面上具有正三角形或正六邊形的底面的凸起。
在某實(shí)施例中，形成上述半導(dǎo)體層的工序是形成由III族氮化物類化合物半導(dǎo)體組成的層的工序。
在某實(shí)施例中，用氫化物氣相生長(zhǎng)法形成由上述III族氮化物類化合物半導(dǎo)體組成的層。
在某實(shí)施例中，形成上述基板的工序包括準(zhǔn)備藍(lán)寶石基板的工序和在上述藍(lán)寶石基板之形成表面上帶有上述凹陷的由III族氮化物類化合物半導(dǎo)體組成的層的工序。
在某實(shí)施例中，形成上述基板的工序包括準(zhǔn)備藍(lán)寶石基板的工序和在上述藍(lán)寶石基板之形成表面上帶有上述凸起的由III族氮化物類化合物半導(dǎo)體組成的層的工序。


圖1為用于說(shuō)明與基于本發(fā)明的實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的圖。
圖2A至C為用于說(shuō)明與實(shí)施例1的制造方法的工序圖。
圖3A及B為用于說(shuō)明與實(shí)施例1的制造方法的工序圖。
圖4為用于說(shuō)明與實(shí)施例1的制造方法的工序圖。
圖5A至C為表示借助于電子顯微鏡觀察半導(dǎo)體層102及103的剖面構(gòu)造的結(jié)果的剖面圖。
圖6為表示半導(dǎo)體層103上的缺陷的樣子的構(gòu)成圖。
圖7為用于說(shuō)明與基于本發(fā)明的實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的圖。
圖8A至C為用于說(shuō)明與實(shí)施例2的制造方法的工序圖。
圖9A至C為表示借助于電子顯微鏡觀察半導(dǎo)體層202及203的剖面構(gòu)造的結(jié)果的剖面圖。
圖10為用于說(shuō)明與基于本發(fā)明的實(shí)施例3的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的圖。
圖11為用于說(shuō)明與基于本發(fā)明的實(shí)施例4的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的圖。
圖12為表示與實(shí)施例3的構(gòu)成的變化例的俯視圖。
圖13為表示與實(shí)施例4的構(gòu)成的變化例的俯視圖。
圖14為表示與實(shí)施例5的半導(dǎo)體激光裝置的剖面圖。
圖15為表示與實(shí)施例5的半導(dǎo)體激光裝置的變化例的剖面圖。
圖16A至C為用于說(shuō)明與實(shí)施例6的半導(dǎo)體基板的制造方法的工序剖面圖。
圖17為用于說(shuō)明與實(shí)施例6的半導(dǎo)體基板的制造方法的變化例的表示晶體生長(zhǎng)條件的曲線圖。
圖18為以往的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
圖中，101、201藍(lán)寶石基板，102、202第1半導(dǎo)體層，103、203第2半導(dǎo)體層，104凹陷，105、106、107、205、206、207側(cè)表面，108底面，109、209缺陷，204凸起，208上表面。
具體實(shí)施例方式
下面一邊參照附圖一邊對(duì)基于本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。還有，本發(fā)明并不限于以下的實(shí)施例。
實(shí)施例1下面一邊參照?qǐng)D1至圖6一邊對(duì)基于本發(fā)明的實(shí)施例1進(jìn)行說(shuō)明。圖1在模式上表示與實(shí)施例1相關(guān)的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成。圖1所示的半導(dǎo)體裝置具備有在表面上設(shè)置了從基板的法線方向看具有封閉形狀的凹陷104的基板102和借助于來(lái)自凹陷104的內(nèi)表面(105、106、107)的晶體生長(zhǎng)在基板102的表面上形成的半導(dǎo)體層103。半導(dǎo)體層103是借助于來(lái)自凹陷104的內(nèi)表面(105等)的晶體生長(zhǎng)而形成的，因此，半導(dǎo)體層103中的缺陷(晶格缺陷)朝凹陷104的中心方向集中。也就是說(shuō)，因半導(dǎo)體層103在與基板102的法線方向不同的方向上(例如與凹陷104的內(nèi)表面垂直的方向上)進(jìn)行晶體生長(zhǎng)，因此，半導(dǎo)體層103的缺陷集中了，由此導(dǎo)致半導(dǎo)體層103的缺陷密度減少。在此缺陷密度減少了的半導(dǎo)體層103成為半導(dǎo)體元件的激活區(qū)(半導(dǎo)體激光元件的活性層或半導(dǎo)體晶體管元件的柵極區(qū)等)的情況下，可以實(shí)現(xiàn)高可靠性及高性能的半導(dǎo)體裝置(半導(dǎo)體激光裝置、半導(dǎo)體集成電路裝置等)。還有，在圖1中沒(méi)表示構(gòu)成半導(dǎo)體裝置的具體的元件，但那樣的元件可以用眾所周知的技術(shù)制作。
在本實(shí)施例中的凹陷(或凹部)104由相互連接的內(nèi)表面105、106、107構(gòu)成。各內(nèi)表面105、106、107不與基板102的表面(主面)平行且內(nèi)表面105、106、107之中的2片內(nèi)表面與基板102的表面相交產(chǎn)生的2根線段的夾角為60°。通過(guò)設(shè)成60°的夾角可以使內(nèi)表面105、106、107的結(jié)晶性變好，并可以使在基板102上形成的半導(dǎo)體層103的結(jié)晶性變好。由圖1可知，從基板的法線方向看到的凹陷104的形狀為正三角形。還有，基板102的表面(主面)為平面，因此，成為基板102的主面上的凹陷104的輪廓的三角形的三個(gè)角的大小各為60°。
設(shè)有凹陷104的基板102由具有六方晶的結(jié)晶構(gòu)造的半導(dǎo)體層構(gòu)成，在本實(shí)施例中，基板102為由以(0，0，0，1)面為主面的六方晶的GaN組成的第1半導(dǎo)體層。第1半導(dǎo)體層的厚度為2.0μm，第1半導(dǎo)體層的凹陷104的深度為1.0μm。第1半導(dǎo)體層的主面上凹陷104的輪廓(正三角形)的一邊長(zhǎng)為1.5μm，凹陷104的內(nèi)表面105、106、107面方位分別為(1，-1，0，1)、(0，1，-1，1)及(-1，0，1，1)。這些面方位各自在六方晶的結(jié)晶構(gòu)造中等價(jià)的面方位。(1，-1，0，1)及與此等價(jià)的面方位的面為凹陷104的內(nèi)表面(側(cè)表面)，由此，至少可以使從凹陷104的內(nèi)表面進(jìn)行晶體生長(zhǎng)而在第1半導(dǎo)體層上所形成的第2半導(dǎo)體層103的結(jié)晶性變好。面方位(0，0，0，1)的面位于凹陷104的底面。
還有，在本說(shuō)明書中，用“-1”取代在表示面方位或結(jié)晶方位時(shí)通常所用的“1杠”，還有，把(1，-1，0，1)及與此等價(jià)的面方位總稱為{1，-1，0，1}。
在本實(shí)施例中，第1半導(dǎo)體層(GaN層)設(shè)在作為晶體生長(zhǎng)用基板的藍(lán)寶石基板101上，凹陷104的底面108與藍(lán)寶石基板101的上表面平行。位于第1半導(dǎo)體層之上的第2半導(dǎo)體層103由Al0.1Ga0.9N構(gòu)成，第2半導(dǎo)體層103的厚度為1.0μm。雖然沒(méi)在圖中表示，但在藍(lán)寶石基板101和第1半導(dǎo)體層之間形成有由非摻雜GaN組成的中間層(厚度50nm左右)。
根據(jù)本實(shí)施例，第2半導(dǎo)體層103是由位于設(shè)在第1半導(dǎo)體層102上的凹陷104的內(nèi)部的3片側(cè)表面105、106及107的晶體生長(zhǎng)而形成的，因此，第2半導(dǎo)體層103在與第1半導(dǎo)體層的主面的法線方向不同的方向上進(jìn)行晶體生長(zhǎng)并使得缺陷集中在一個(gè)地方，其結(jié)果可以使在3片側(cè)表面105、106及107的上部的第2半導(dǎo)體層103的缺陷密度減少。
下面一邊參照?qǐng)D2A-C一邊說(shuō)明與本實(shí)施例相關(guān)的半導(dǎo)體裝置制造方法。
首先，如圖2A所示，用有機(jī)氣相金屬外延生長(zhǎng)法(以下稱為MOVPE法)在藍(lán)寶石基板101上形成第1半導(dǎo)體層102。
其次，如圖2B所示，在第1半導(dǎo)體層102之上放置具有正三角形的開口部的抗蝕模樣(未圖示)并以此抗蝕模樣為掩模進(jìn)行干式蝕刻。借助于此干式蝕刻使得位于掩模開口部?jī)?nèi)的部分的第1半導(dǎo)體層102的厚度減小，并使3片側(cè)表面105、106及107和底面108外露。如上所述，3片側(cè)表面105、106及107的面方位為{1，-1，0，1}。
這樣的蝕刻只要依照比如圖3A及B所示那樣的工序進(jìn)行即可。首先，如圖3A所示，在第1半導(dǎo)體層102之上形成抗蝕模樣113。然后，如圖3B所示，用側(cè)面腐蝕的方法除去沒(méi)被抗蝕模樣113覆蓋的第1半導(dǎo)體層102的一部分，把面方位為{1，-1，0，1}的面作為凹陷104的側(cè)表面(105、106或107)并使之外露。還有，如圖4所示，在第1半導(dǎo)體層102之上形成抗蝕模樣113后，選擇蝕刻條件使得抗蝕模樣113自身被蝕刻，這樣也可以把面方位為{1，-1，0，1}的面作為凹陷104的側(cè)表面(105、106或107)并使之外露。
然后，在除去抗蝕模樣后，如圖2C所示，借助于MOVPE法在第1半導(dǎo)體層102之上形成第2半導(dǎo)體層103。然后，只要利用眾所周知的技術(shù)執(zhí)行在第2半導(dǎo)體層103上形成半導(dǎo)體元件的激活元件的工序就可以得到半導(dǎo)體裝置。還有，為了形成半導(dǎo)體層使用了MOVPE法，但并不限于此，也可以用氫化物氣相生長(zhǎng)法(HVPE法)那樣的其他氣相生長(zhǎng)法。
圖5A-C表示通過(guò)電子顯微鏡觀察本實(shí)施例的第1半導(dǎo)體層102及第2半導(dǎo)體層103的剖面的結(jié)果。還有，圖5A、5B及5C分別表示以與第1半導(dǎo)體層102的主面垂直的面切斷后的情形的剖面的模樣。還有，為了方便起見(jiàn)，在圖5中對(duì)部分的層不畫剖面線。
可以看出，在圖5A、5B及5C的任一剖面上都集中著缺陷109。還有，通過(guò)用光學(xué)顯微鏡觀察凹陷104附近的表面發(fā)現(xiàn)在凹陷104的幾乎中心附近、缺陷109呈點(diǎn)狀，除了缺陷109之外沒(méi)發(fā)現(xiàn)缺陷。
由以上所示的觀察結(jié)果可知，本實(shí)施例中的第2半導(dǎo)體層103的中的缺陷109如圖6所示那樣集中于1個(gè)地方。對(duì)于沒(méi)在第1半導(dǎo)體層102的表面上形成凹陷104的構(gòu)成，其缺陷密度為108～1010個(gè)/cm2，而根據(jù)本實(shí)施例的構(gòu)成，可以大幅度減低缺陷密度到106～107個(gè)/cm2。
還有，在本實(shí)施例中，借助于第1半導(dǎo)體層102的蝕刻形成凹陷104，因此，不需要形成在以往技術(shù)(特開平11-312825號(hào)公報(bào)等)中所使用的SiO2屏蔽層。因此，可以避免半導(dǎo)體裝置的散熱性變差以及制造工序變得復(fù)雜等問(wèn)題。
還有，對(duì)于上述本實(shí)施例的構(gòu)成也可以進(jìn)行以下改變。
在本實(shí)施例中，由面方位分別為(1，-1，0，1)、(0，1，-1，1)及(-1，0，1，1)的3片側(cè)表面105、106及107構(gòu)成了凹陷104，但c軸分量并不限于1，也可以取任意值。也就是說(shuō)，3片側(cè)表面105、106及107的面方位也可以設(shè)成{1，-1，0，n}(這里n為任意的數(shù))。從第2半導(dǎo)體層103的晶體生長(zhǎng)面的觀點(diǎn)看，3片側(cè)表面105、106及107的面方位最好為{1，-1，0，1}，但在c軸分量偏離了1的情況下也可以借助于第2半導(dǎo)體層103的晶體生長(zhǎng)自發(fā)地形成面方位{1，-1，0，1}的晶體生長(zhǎng)面。還有，因制造過(guò)程工藝的關(guān)系，也有得不到理想的{1，-1，0，1}面的情況。
還有，從基板的法線方向看到的凹陷104的形狀并不限于正三角形，也可以是正六邊形。也就是說(shuō)，如果凹陷104的形狀為正六邊形，則可以由{1，-1，0，1}面構(gòu)成凹陷104的側(cè)表面并使側(cè)表面的結(jié)晶性變好。換言之，可以把凹陷104的側(cè)表面設(shè)為(1，-1，0，1)、(-1，1，0，1)、(0，1，-1，1)、(0，-1，1，1)、(-1，0，1，1)及(1，0，-1，1)，因此，可以使側(cè)表面的結(jié)晶性變好，至少可以使從側(cè)表面開始晶體生長(zhǎng)的第2半導(dǎo)體層103的結(jié)晶性變好。還有，在此情況下，第1半導(dǎo)體層102的主面上的凹陷104的規(guī)定輪廓的六邊形的6個(gè)角的大小當(dāng)然各為120度。
還有，從基板的法線方向看到的凹陷104的形狀只要是封閉的形狀則并不限于正三角形或正六邊形，也可以是大致正三角形或大致正六邊形、四邊形或六邊形等多邊形，還可以是圓或橢圓。如上所述，這是因?yàn)榻柚诘?半導(dǎo)體層103的晶體生長(zhǎng)，面方位{1，-1，0，1}的晶體生長(zhǎng)面自發(fā)地形成，在具有除正三角形或正六邊形之外的多邊形或圓或橢圓的形狀的凹陷的情況下，通過(guò)凹陷104使缺陷109集中在一個(gè)地方，可以謀求第2半導(dǎo)體層103的低缺陷化。還有，也可以作成不設(shè)底面108的凹陷104。
還有，凹陷104的深度及寬度(長(zhǎng)度)等只要根據(jù)于第2半導(dǎo)體層103的晶體生長(zhǎng)條件適時(shí)地決定即可。例如，在本實(shí)施例中的MOVPE法的情況下，凹陷104的深度可以設(shè)在1μm～3μm程度的范圍內(nèi)，凹陷104的底面108的寬度(長(zhǎng)度)可以設(shè)在5μm～20μm程度的范圍內(nèi)。還有，凹陷104的深度和寬度(長(zhǎng)度)之比(深度∶寬度)比如可以設(shè)為1∶2～3。
還有，也可以用由GaN或Al0.1Ga0.9N之外的六方晶的結(jié)晶組成的第1半導(dǎo)體層及第2半導(dǎo)體層構(gòu)成本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置。在本實(shí)施例中對(duì)半導(dǎo)體裝置進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以把本實(shí)施例中的第1半導(dǎo)體層102及第2半導(dǎo)體層103就那樣用作半導(dǎo)體基板。在把第1半導(dǎo)體層102及第2半導(dǎo)體層103用作半導(dǎo)體基板的情況下，如果不要藍(lán)寶石基板101，則只要比如磨削并去除藍(lán)寶石基板101即可。還有，還可以把利用由氮化物半導(dǎo)體(比如GaN)組成的基板101取代藍(lán)寶石基板101的構(gòu)成作為本實(shí)施例的變化例。
實(shí)施例2下面一邊參照?qǐng)D7-圖9A-C一邊對(duì)基于本發(fā)明的實(shí)施例2進(jìn)行說(shuō)明。
圖7在模式上表示與實(shí)施例2相關(guān)的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成。本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置在具有在表面上設(shè)了凸起204的基板202方面與具有在表面上設(shè)了凹陷104的基板102的上述實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置不同。為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，以下主要對(duì)與上述實(shí)施例1不同的方面進(jìn)行說(shuō)明，略去或簡(jiǎn)化同樣的說(shuō)明。
如圖7所示，與實(shí)施例2相關(guān)的半導(dǎo)體裝置具有在藍(lán)寶石基板201上形成的由以(0，0，0，1)面為主面的六方晶的GaN組成的第1半導(dǎo)體層202(厚度為2.0μm)和在第1半導(dǎo)體層202形成的由Al0.1Ga0.9N組成第2半導(dǎo)體層203(厚度為1.5μm)。在第1半導(dǎo)體層202的表面上形成有高度為為0.5μm的凸起204，在第1半導(dǎo)體層202的主面上的凸起204的形狀為正三角形，其邊長(zhǎng)為1.0μm。凸起204由面方位為(1，-1，0，1)、(0，1，-1，1)及(-1，0，1，1)的3片側(cè)表面205、206及207構(gòu)成，面方位(0，0，0，1)的面位于凸起204的上表面。第2半導(dǎo)體層203至少?gòu)耐蛊?04的側(cè)表面(205、206及207)開始晶體生長(zhǎng)并被形成在第1半導(dǎo)體層202上。還有，與上述實(shí)施例1一樣，在藍(lán)寶石基板201和第1半導(dǎo)體層202之間形成有中間層(未圖示)。還有，第1半導(dǎo)體層202的主面上的凸起204的三角形的三個(gè)角的的大小當(dāng)然各為60度。
與上述實(shí)施例1的構(gòu)成一樣，在本實(shí)施例的構(gòu)成中也是借助于來(lái)自凸起204的3片側(cè)表面205、206及207的晶體生長(zhǎng)而形成的，因此，第2半導(dǎo)體層203在與第1半導(dǎo)體層202的主面的法線方向不同的方向上進(jìn)行晶體生長(zhǎng)并使缺陷延伸到凸起204的外側(cè)。其結(jié)果可以使在3片側(cè)表面205、206及207上部的第2半導(dǎo)體層203的缺陷密度減少。
還有，在本實(shí)施例的凸起204中，3片側(cè)表面205、206及207之中的2片側(cè)表面和與第1半導(dǎo)體層202的主面平行的面相交產(chǎn)生的2根線段的夾角為60度，因此，可以使側(cè)表面205、206及207的結(jié)晶性變好，并可以使在其上形成的第2半導(dǎo)體層203的結(jié)晶性變好。
下面一邊參照?qǐng)D8A-C一邊對(duì)與本實(shí)施例相關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
首先，如圖8A所示，用MOVPE法在藍(lán)寶石基板201上形成第1半導(dǎo)體層202。
其次，如圖8B所示，把正三角形的抗蝕模樣(未圖示)放在第1半導(dǎo)體層202之上，以此抗蝕模樣為掩模進(jìn)行干式蝕刻，由此，在第1半導(dǎo)體層202之中沒(méi)有掩模部分的厚度減小。3片側(cè)表面205、206及207和上表面208借助于此干式蝕刻暴露出來(lái)。
然后，如圖8C所示，除去抗蝕模樣并用MOVPE法在第1半導(dǎo)體層202上形成第2半導(dǎo)體層203。
圖9A-C表示通過(guò)顯微鏡觀察到的本實(shí)施例中的第1半導(dǎo)體層202及第2半導(dǎo)體層203的剖面的結(jié)果。還有，圖9A、9B及9C表示以與第1半導(dǎo)體層202的主面垂直的面切斷后的情形的剖面的模樣。還有，為了方便起見(jiàn)，在圖9中對(duì)部分的層不畫剖面線。
可以看出，缺陷209在圖9A、9B及9C的任一剖面上都由側(cè)表面向外側(cè)延伸。還有，通過(guò)用光學(xué)顯微鏡觀察凸起204附近的表面發(fā)現(xiàn)在凸起204的幾乎中心附近看不到缺陷。
由以上所示的觀察結(jié)果可知，本實(shí)施例中的第2半導(dǎo)體層203的中的缺陷209從凸起204的側(cè)表面向外側(cè)延伸。
還有，在本實(shí)施例中，第1半導(dǎo)體層202的主面上的凸起204形狀并不限于正三角形，也可以是四邊形或六邊形等多邊形，還可以是圓或橢圓。使從側(cè)表面結(jié)晶性好的觀點(diǎn)來(lái)看，側(cè)表面最好為{1，-1，0，1}面，但根據(jù)在上述實(shí)施例1中所說(shuō)明的同樣的理由，也可以不是{1，-1，0，1}面。
另外，也可以用由除GaN或Al0.1Ga0.9N以外的六方晶的晶體構(gòu)成的第1半導(dǎo)體層202及第2半導(dǎo)體層203。并且，也可以沒(méi)有凸起204的上表面208。
實(shí)施例3下面一邊參照?qǐng)D10一邊對(duì)基于本發(fā)明的實(shí)施例3進(jìn)行說(shuō)明。圖10在模式上表示包含在與實(shí)施例3相關(guān)的半導(dǎo)體裝置上的半導(dǎo)體層103的上表面的構(gòu)成。在本實(shí)施例中，在設(shè)有多個(gè)上述實(shí)施例1的凹陷104方面與上述實(shí)施例1不同。為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，以下主要對(duì)與上述實(shí)施例1不同的方面進(jìn)行說(shuō)明，略去或簡(jiǎn)化同樣的說(shuō)明。
如圖10所示，與本實(shí)施例相關(guān)的半導(dǎo)體裝置在藍(lán)寶石基板101上形成由GaN組成的第1半導(dǎo)體層102(厚度為2.0μm)并在其上具有由Al0.1Ga0.9N組成第2半導(dǎo)體層103(厚度為1.0μm)。在第1半導(dǎo)體層102上形成有多個(gè)深度為1.0μm的凹陷104。多個(gè)凹陷104以等間隔形成，在<1，-1，0，0>方向(圖中箭頭D的方向)及<1，1，-2，0>方向(圖中箭頭E的方向)上中心間的距離為10μm。與上述實(shí)施例1的凹陷104一樣，凹陷104上的被包含在第1半導(dǎo)體層102的主面上的邊長(zhǎng)為1.5μm，凹陷104由面方位為(1，-1，0，1)、(0，1，-1，1)及(-1，0，1，1)的3片側(cè)表面105、106及107和面方位為(0，0，0，1)的底面108構(gòu)成。凹陷附近的疊層構(gòu)造與圖1一樣。還有，雖然沒(méi)在圖中表示，但在藍(lán)寶石基板101和第1半導(dǎo)體層102之間形成有中間層。
根據(jù)本實(shí)施例，可以把缺陷向凹陷104的中央集中在一個(gè)地方，且多個(gè)凹陷104以等間隔設(shè)置，因此，可以更加有效地使第2半導(dǎo)體層103的缺陷密度減少。在本實(shí)施例中設(shè)有106個(gè)/cm2程度的凹陷104。
與本實(shí)施例相關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造方法基本上與上述實(shí)施例1一樣，不同點(diǎn)在于只要把三角形的開口部以等間隔排列且中心間的距離為10μm的模樣用作干式蝕刻時(shí)所用的抗蝕模樣即可。
通過(guò)用光學(xué)顯微鏡觀察與本實(shí)施例相關(guān)的半導(dǎo)體裝置的表面發(fā)現(xiàn)，缺陷在凹陷104的幾乎中心附近呈點(diǎn)狀，除此之外沒(méi)看到明顯的缺陷，可以確認(rèn)，與以往的半導(dǎo)體裝置相比，缺陷密度減少了。
實(shí)施例4下面一邊參照?qǐng)D11一邊對(duì)基于本發(fā)明的實(shí)施例4進(jìn)行說(shuō)明。圖11在模式上表示包含在與實(shí)施例4相關(guān)的半導(dǎo)體裝置上的半導(dǎo)體層203的上表面的構(gòu)成。本實(shí)施例在設(shè)有多個(gè)上述實(shí)施例2的凸起204方面與上述實(shí)施例2不同。為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，以下主要對(duì)與上述實(shí)施例2不同的方面進(jìn)行說(shuō)明，略去或簡(jiǎn)化同樣的說(shuō)明。
如圖11所示，與本實(shí)施例相關(guān)的半導(dǎo)體裝置在藍(lán)寶石基板201上形成由GaN組成的第1半導(dǎo)體層202(厚度為2.0μm)并在其上具有由Al0.1Ga0.9N組成第2半導(dǎo)體層203(厚度為1.5μm)。在第1半導(dǎo)體層202上形成有多個(gè)深度為0.5μm的凸起204。多個(gè)凸起204以等間隔形成，在<1，-1，0，0>方向(圖中箭頭D的方向)及<1，1，-2，0>方向(圖中箭頭E的方向)上中心間的距離為10μm。與上述實(shí)施例2的凸起204一樣，凸起204上的被包含在第1半導(dǎo)體層202的主面上的邊長(zhǎng)為1.0μm，凸起204由面方位為(1，-1，0，1)、(0，1，-1，1)及(-1，0，1，1)的3片側(cè)表面205、206及207和面方位為(0，0，0，1)的底面208構(gòu)成。凸起204附近的疊層構(gòu)造與圖7一樣。還有，雖然沒(méi)在圖中表示，但在藍(lán)寶石基板201和第1半導(dǎo)體層202之間形成有中間層。
根據(jù)本實(shí)施例，多個(gè)凸起204以等間隔被形成，因此，缺陷朝著相鄰的凸起204的中間方向集中，可以使第2半導(dǎo)體層203的缺陷密度減少。在本實(shí)施例中設(shè)有106個(gè)/cm2程度的凸起204。
與本實(shí)施例相關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造方法基本上與上述實(shí)施例2一樣，不同點(diǎn)在于只要把三角形的掩模(抗蝕模樣)以等間隔排列且中心間的距離為10μm的模樣用作干式蝕刻時(shí)所用的抗蝕模樣即可。
通過(guò)用光學(xué)顯微鏡觀察與本實(shí)施例相關(guān)的半導(dǎo)體裝置的表面發(fā)現(xiàn)，在相鄰的凸起204的大致中心附近呈現(xiàn)稀稀拉拉的缺陷，除此之外沒(méi)看到缺陷，可以確認(rèn)，與以往的半導(dǎo)體裝置相比，缺陷密度減少了。
還有，在上述實(shí)施例3及4中，凹陷104或凸起204上的包含于第1半導(dǎo)體層的主面上的邊長(zhǎng)及排列間隔也可以根據(jù)第1半導(dǎo)體層103或203的厚度等適當(dāng)選擇。還有，凹陷104或凸起204的排列模式并不限于等間隔，也可以適時(shí)設(shè)定成所要求的排列模式。
還有，上述實(shí)施例3中的凹陷104的形狀也可以如圖12所示那樣設(shè)成正六邊形。還有，上述實(shí)施例4中的凸起204的形狀也可以如圖13所示那樣設(shè)成正六邊形。
還有，在上述實(shí)施例1～4中，可以把由藍(lán)寶石基板以外的六方晶組成的基板用作基板101或201，例如，也可以用尖晶石基板、SiC基板或GaN基板。
還有，在上述實(shí)施例1～4中，也可以在基板101或201上設(shè)置凹陷或凸起來(lái)取代在第1半導(dǎo)體層上設(shè)置凹陷或凸起。這樣，也可以在第1半導(dǎo)體層上形成凹陷或凸起。
在上述實(shí)施例中，也可以形成半導(dǎo)體激光器等帶有疊層構(gòu)造的器件取代第2半導(dǎo)體層。在形成了這樣的器件的情況下，通過(guò)在缺陷密度少的區(qū)域設(shè)置激活區(qū)可以提高器件的特性。
還有，在上述實(shí)施例中，也可以形成半導(dǎo)體激光器取代第2半導(dǎo)體層并把半導(dǎo)體激光的條紋方向?qū)?zhǔn)凹陷或凸起的排列方向。這樣可以減少條紋區(qū)上的缺陷并可以提高半導(dǎo)體激光器的特性。
實(shí)施例5下面一邊參照?qǐng)D14一邊對(duì)基于本發(fā)明的實(shí)施例5進(jìn)行說(shuō)明。圖14在模式上表示與實(shí)施例5相關(guān)的半導(dǎo)體激光裝置的剖面構(gòu)成。本實(shí)施例與上述實(shí)施例1不同點(diǎn)在于在帶有上述實(shí)施例1中的凹陷104的第1半導(dǎo)體層102之上形成有至少含活性層116的多個(gè)半導(dǎo)體層(半導(dǎo)體激光構(gòu)造)16。為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，以下主要對(duì)與上述實(shí)施例1不同的方面進(jìn)行說(shuō)明，略去或簡(jiǎn)化同樣的說(shuō)明。
如圖14所示，與本實(shí)施例相關(guān)的半導(dǎo)體裝置(半導(dǎo)體激光裝置)具有在藍(lán)寶石基板101上形成的第1半導(dǎo)體層102和在第1半導(dǎo)體層102上形成的半導(dǎo)體激光構(gòu)造16。第1半導(dǎo)體層102由以(0，0，0，1)面為主面的六方晶的GaN構(gòu)成，第1半導(dǎo)體層102的厚度為2.0μm。在第1半導(dǎo)體層102的表面上形成有深度為1.0μm程度的凹陷104。凹陷104由面方位為(1，-1，0，1)、(0，1，-1，1)、(1，0，-1，1)、(-1，1，0，1)、(0，-1，1，1)及(-1，0，1，1)的6片側(cè)表面和面方位為(0，0，0，1)的底面構(gòu)成，在第1半導(dǎo)體層102的主面上的凹陷104的邊長(zhǎng)各為1.5μm。
半導(dǎo)體激光構(gòu)造16具有從和在第1半導(dǎo)體層102一側(cè)開始依次形成的n型接觸層113、n型包覆層114、n型光導(dǎo)層115、活性層116、p型光導(dǎo)層117、電流阻塞構(gòu)造15及p型接觸層120。電流阻塞構(gòu)造15具有的構(gòu)成是在具有最大寬度10μm的帶狀開口的n型電流阻塞層118上形成有p型包覆層119。此電流阻塞構(gòu)造15是通過(guò)形成厚度為500nm的n型電流阻塞層118、然后在設(shè)置了具有寬度10μm的帶狀開口的掩模后通過(guò)干式蝕刻形成槽、然后在去除了掩模后形成最大厚度1.0μm的p型包覆層119而充滿該槽而成的。
還有，包含于半導(dǎo)體激光構(gòu)造16中的活性層116具有把由In0.2Ga0.8N組成的3層位阱層(厚度3nm)的各層和由In0.05Ga0.95N組成的4層位壘層(厚度5nm)的各層交互疊層而成的3重量子位阱構(gòu)造(合計(jì)膜厚29nm)。還有，活性層116之外的半導(dǎo)體激光構(gòu)造16中的各層的組成、層厚和載流子濃度等的各條件如以下的表1所示。
表1

還有，為了在n型接觸層113上形成n型電極(未圖示)并接觸，半導(dǎo)體激光構(gòu)造16的一部分借助于比如干式蝕刻從p型接觸層120到n型接觸層113被除去，使得n型接觸層113的一部分外露。還有，在p型接觸層120上形成有p型電極(未圖示)。在本實(shí)施例中的半導(dǎo)體激光裝置的發(fā)射波長(zhǎng)為410nm。
在本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置中，在缺陷密度通過(guò)凹陷104被減低了的區(qū)域上形成有半導(dǎo)體激光構(gòu)造16。因此，可以得到具有特性比以往的半導(dǎo)體激光裝置更好(長(zhǎng)壽命、出色的激光輸出等)的半導(dǎo)體激光裝置。
還有，如圖15所示，用帶有電流阻塞構(gòu)造18的半導(dǎo)體激光構(gòu)造19取代上述半導(dǎo)體激光構(gòu)造16被形成于第1半導(dǎo)體層102上的半導(dǎo)體激光裝置也可以得到同樣的效果。此電流阻塞構(gòu)造18是通過(guò)形成厚度為0.8μm的p型包覆層119、然后在留下一部分p型包覆層119的同時(shí)通過(guò)設(shè)置寬度10μm的帶狀的掩模并進(jìn)行干式蝕刻除去p型包覆層119直至其留下的部分的厚度到300nm為止、并在其上形成了厚度為500nm的n型電流阻塞層118后除去掩模而成的。p型包覆層119及n型電流阻塞層118的組成及載流子濃度分別與圖14所示的半導(dǎo)體激光裝置上的p型包覆層119及n型電流阻塞層118的一樣。
還有，在本實(shí)施例中使用了與上述實(shí)施例1一樣的第1半導(dǎo)體層102，但也可以改變?yōu)槭褂门c上述實(shí)施例2一樣的第1半導(dǎo)體層202。
實(shí)施例6下面一邊參照?qǐng)D16一邊對(duì)基于本發(fā)明的實(shí)施例6進(jìn)行說(shuō)明。圖16A-C為用于說(shuō)明與實(shí)施例6相關(guān)的半導(dǎo)體基板的制造方法的工序剖面圖。本實(shí)施例與上述實(shí)施例1不同點(diǎn)在于在帶有上述實(shí)施例1中的凹陷104的第1半導(dǎo)體層102之上形成較厚的第2半導(dǎo)體層103之后得到由第2半導(dǎo)體層103組成的半導(dǎo)體基板。為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，以下主要對(duì)與上述實(shí)施例1不同的方面進(jìn)行說(shuō)明，略去或簡(jiǎn)化同樣的說(shuō)明。
首先，如圖16A所示，借助于與在上述實(shí)施例1中所示的同樣的方法在藍(lán)寶石基板101上形成由以(0，0，0，1)面為主面的六方晶的GaN組成的第1半導(dǎo)體層102(厚度2.0μm)。還有，在第1半導(dǎo)體層102上形成有深度為1.0μm程度的凹陷104。凹陷104由面方位為(1，-1，0，1)、(0，1，-1，1)、(1，0，-1，1)、(-1，1，0，1)、(0，-1，1，1)及(-1，0，1，1)的6片側(cè)表面和面方位為(0，0，0，1)的底面構(gòu)成，在第1半導(dǎo)體層102的主面上的凹陷104的邊長(zhǎng)各為1.5μm。以下把在藍(lán)寶石基板101上形成了一些層而成的東西只稱為基板。
其次，如圖16B所示，用氫化物氣相生長(zhǎng)法在第1半導(dǎo)體層102上使由GaN組成的第2半導(dǎo)體層103進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。在本實(shí)施例中，以凹陷104的底面為基準(zhǔn)，第2半導(dǎo)體層103的厚度為300μm。在本實(shí)施例中所用的氫化物氣相生長(zhǎng)法的條件如下面的表2所示。
表2

還有，在生長(zhǎng)速度為50μm/h的情況下，把III族原料氣體(GaCl3)的流量設(shè)為50sccm，但在生長(zhǎng)速度為比如100μm/h的情況下，也可以把III族原料氣體(GaCl3)的流量設(shè)為比如100sccm。還有，不僅N2，H2或N2和H2的混合氣體也可以用作載運(yùn)氣體。
然后，如圖16C所示，通過(guò)從基板除去藍(lán)寶石基板101分離第2半導(dǎo)體層103并得到由GaN組成的半導(dǎo)體基板(GaN基板)。藍(lán)寶石基板101的去除比如可以通過(guò)磨削進(jìn)行。
在本實(shí)施例的制造方法中，在帶有凹陷104的第1半導(dǎo)體層102上形成有第2半導(dǎo)體層(半導(dǎo)體基板)103。因此，與以往的技術(shù)相比，可以得到缺陷密度更低的第2半導(dǎo)體層(半導(dǎo)體基板)103。
還有，例如如圖17所示那樣，也可以不用表2所示的條件而用生長(zhǎng)速度隨時(shí)間改變的氫化物氣相生長(zhǎng)法代替。以下更詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。首先，當(dāng)在藍(lán)寶石基板101上以生長(zhǎng)速度40μm/h(v0)使由GaN組成的半導(dǎo)體層(GaN層)生長(zhǎng)時(shí)，在GaN層的上表面自發(fā)地產(chǎn)生六角錐的凹陷。此六角錐的內(nèi)表面成為GaN層晶體生長(zhǎng)面的{1，-1，0，1}。自發(fā)地形成六角錐的凹陷的真正的原因雖然不知，但可以認(rèn)為當(dāng)以比通常的生長(zhǎng)速度快的條件進(jìn)行晶體生長(zhǎng)時(shí)，這樣的六角錐的凹陷會(huì)自發(fā)地產(chǎn)生。還有，可以考慮在不產(chǎn)生這樣的凹陷的條件下決定晶體生長(zhǎng)速度，但在本實(shí)施例中積極地利用這樣的六角錐產(chǎn)生的條件。
如果把帶有面方位為{1，-1，0，1}的內(nèi)表面的凹陷的GaN層作為第1半導(dǎo)體層102(參照?qǐng)D16A)并在其上使第2半導(dǎo)體層(GaN基板)103生長(zhǎng)，則不用借助于干式蝕刻等進(jìn)行形成凹陷104的工序而只要執(zhí)行使生長(zhǎng)速度隨時(shí)間適當(dāng)改變的氫化物氣相生長(zhǎng)法就可以得到缺陷密度少的半導(dǎo)體層(半導(dǎo)體基板)。在本實(shí)施例中采用圖17中的條件，作為氫化物氣相生長(zhǎng)經(jīng)過(guò)時(shí)間(h)t1為1小時(shí)、t2為2小時(shí)、t3為12小時(shí)，于是，采用生長(zhǎng)速度(μm/h)v0為40μm/h、v1為50μm/h、v2為10μm/h的條件執(zhí)行氫化物氣相生長(zhǎng)法。使用了氫化物氣相生長(zhǎng)法的情形的晶體生長(zhǎng)速度可以根據(jù)其他各條件適時(shí)選擇，但只要是0.5μm/h以上200μm/h以下的晶體生長(zhǎng)速度就可以保持所形成的第2半導(dǎo)體層(GaN基板)103的結(jié)晶性良好。還有，在本實(shí)施例中使用了與上述實(shí)施例1一樣的第1半導(dǎo)體層102，但也可以改變?yōu)槭褂门c上述實(shí)施例2一樣的第1半導(dǎo)體層202。
還有，在上述實(shí)施例中，為了改善化學(xué)上的浸濕性使用了在藍(lán)寶石基板101上形成中間層的構(gòu)成，但也可以使用不形成中間層而通過(guò)進(jìn)行氨包圍氣處理或進(jìn)行氯化鎵處理來(lái)改善化學(xué)上的浸濕性的構(gòu)成。還有，在借助于圖17所示那樣的制造方法積極地制作上表面帶有六角錐的凹陷的半導(dǎo)體層(GaN層)的情況下，也可以考慮用采用不形成中間層的藍(lán)寶石基板101對(duì)上表面帶有六角錐的凹陷的半導(dǎo)體層選擇最佳的晶體生長(zhǎng)條件的手法。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以把缺陷集中在半導(dǎo)體層的特點(diǎn)的地方，由此可以提供能使半導(dǎo)體層的缺陷密度減少的技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體基板的制造方法，其特征在于包括準(zhǔn)備晶體生長(zhǎng)用基板的工序、在上述晶體生長(zhǎng)用基板上沉積具有六方晶的結(jié)晶構(gòu)造的第1半導(dǎo)體層的工序、通過(guò)對(duì)上述第1半導(dǎo)體層的一部分進(jìn)行蝕刻使面方位為(1，-1，0，n)，這里n為整數(shù)，的面或與此等價(jià)的面外露的工序、在上述外露工序后在上述第1半導(dǎo)體層的表面上沉積具有六方晶的結(jié)晶構(gòu)造的第2半導(dǎo)體層的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體基板的制造方法，其特征在于上述外露工序包括在上述第1半導(dǎo)體層上設(shè)置從基板的法線方向看具有大致正三角形或大致正六邊形的開口部的抗蝕模樣的工序、以上述抗蝕模樣為掩模對(duì)上述第1半導(dǎo)體層進(jìn)行蝕刻并形成以面方位為(1，-1，0，n)，這里n為整數(shù)，的面或與此等價(jià)的面為內(nèi)表面的凹陷的工序。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體基板的制造方法，其特征在于上述抗蝕模樣各自帶有等間隔排列的多個(gè)上述開口部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體基板的制造方法，其特征在于上述外露工序包括在上述第1半導(dǎo)體層上設(shè)置從基板的法線方向看具有大致正三角形或大致正六邊形的開口部的抗蝕模樣的工序、以上述抗蝕模樣為掩模對(duì)上述第1半導(dǎo)體層進(jìn)行蝕刻并形成以面方位為(1，-1，0，n)，這里n為整數(shù)，的面或與此等價(jià)的面為側(cè)表面的凸起的工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體基板的制造方法，其特征在于上述抗蝕模樣分別為等間隔排列的多個(gè)上述抗蝕模樣。
6.一種半導(dǎo)體基板的制造方法，其特征在于包括形成在表面上帶有了從基板的法線方向看具有封閉形狀的凹陷的基板的工序、在上述基板的上述表面上形成具有六方晶的結(jié)晶構(gòu)造的半導(dǎo)體層的工序和通過(guò)除去上述基板取出上述半導(dǎo)體層的工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體基板的制造方法，其特征在于上述凹陷是以面方位為(1，-1，0，1)的面或與此等價(jià)的面為上述凹陷的內(nèi)表面的凹陷。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體基板的制造方法，其特征在于上述凹陷是在以(0，0，0，1)面為主面的上述基板的主面上具有正三角形或正六邊形的底面的凹陷。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體基板的制造方法，其特征在于形成上述半導(dǎo)體層的工序是形成由III族氮化物類化合物半導(dǎo)體組成的層的工序。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體基板的制造方法，其特征在于用氫化物氣相生長(zhǎng)法形成由上述III族氮化物類化合物半導(dǎo)體組成的層。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體基板的制造方法，其特征在于形成上述基板的工序包括準(zhǔn)備藍(lán)寶石基板的工序和在上述藍(lán)寶石基板之形成表面上帶有上述凹陷的由III族氮化物類化合物半導(dǎo)體組成的層的工序。
12.一種半導(dǎo)體基板的制造方法，其特征在于包括在表面上形成帶有凸起的基板的工序、在上述基板的上述表面上形成具有六方晶的結(jié)晶構(gòu)造的半導(dǎo)體層的工序和通過(guò)除去上述基板取出上述半導(dǎo)體層的工序。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體基板的制造方法，其特征在于上述凸起是以面方位為(1，-1，0，1)的面或與此等價(jià)的面為上述凸起的側(cè)表面的凸起。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體基板的制造方法，其特征在于上述凸起是在以(0，0，0，1)面為主面的上述基板的主面上具有正三角形或正六邊形的底面的凸起。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體基板的制造方法，其特征在于形成上述半導(dǎo)體層的工序是形成由III族氮化物類化合物半導(dǎo)體組成的層的工序。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體基板的制造方法，其特征在于用氫化物氣相生長(zhǎng)法形成由上述III族氮化物類化合物半導(dǎo)體組成的層。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體基板的制造方法，其特征在于形成上述基板的工序包括準(zhǔn)備藍(lán)寶石基板的工序和在上述藍(lán)寶石基板之形成表面上帶有上述凸起的由III族氮化物類化合物半導(dǎo)體組成的層的工序。
全文摘要
一種半導(dǎo)體基板的制造方法，其特征在于包括準(zhǔn)備晶體生長(zhǎng)用基板的工序、在上述晶體生長(zhǎng)用基板上沉積具有六方晶的結(jié)晶構(gòu)造的第1半導(dǎo)體層的工序、通過(guò)對(duì)上述第1半導(dǎo)體層的一部分進(jìn)行蝕刻使面方位為(1，－1，0，n)，這里n為整數(shù)，的面或與此等價(jià)的面外露的工序、在上述外露工序后在上述第1半導(dǎo)體層的表面上沉積具有六方晶的結(jié)晶構(gòu)造的第2半導(dǎo)體層的工序。
文檔編號(hào)H01S5/02GK1661869SQ20051005652
公開日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2000年10月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月6日
發(fā)明者中村真嗣, 石田昌宏, 折田賢兒, 今藤修, 油利正昭 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社