專利名稱：：制造氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件和外延晶片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及制造氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件的方法和制造外延晶片的方法。
背景技術(shù)：
：日本未審査專利申請(qǐng)公報(bào)2002-43618號(hào)公開了氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件。在其實(shí)施方案中，在c面藍(lán)寶石襯底和GaN襯底上制造了發(fā)光二極管。在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造中，在75(TC下生長(zhǎng)2nm厚的Ino.15Gao.85N阱層之后，在將溫度從750'C升至1050°C的同時(shí)生長(zhǎng)3nm厚的GaN阻擋層。然后，在105(TC下生長(zhǎng)12nm厚的GaN阻擋層。所述發(fā)光二極管的峰值波長(zhǎng)為約460nm。日本未審查專利申請(qǐng)公報(bào)10-12922號(hào)公開了III族氮化物發(fā)光器件。III族氮化物發(fā)光器件的發(fā)光層形成在c面藍(lán)寶石襯底上，并且包括AlGaN阻擋層和InGaN阱層。所述AlGaN阻擋層在IIO(TC下生長(zhǎng)。所述InGaN阱層在80(TC下生長(zhǎng)。日本未審查專利申請(qǐng)公報(bào)10-135514號(hào)公開了III族氮化物發(fā)光器件。III族氮化物發(fā)光器件的發(fā)光層形成在a面藍(lán)寶石襯底上，并且包括GaN阻擋層和InGaN阱層。所述GaN阻擋層在90(TC下生長(zhǎng)。所述InGaN阱層在75(TC下生長(zhǎng)。日本未審査專利申請(qǐng)公報(bào)06-268257號(hào)公開了在c面藍(lán)寶石襯底上形成的發(fā)光二極管。在所述發(fā)光二極管有源層的制造中，InGaN阱層的生長(zhǎng)溫度與InGaN阻擋層的生長(zhǎng)溫度相同，為800°C。日本未審査專利申請(qǐng)公報(bào)11-224972號(hào)公開了在c面藍(lán)寶石襯底上形成的發(fā)光二極管。在所述發(fā)光二極管有源層的制造中，InGaN阱層的生長(zhǎng)溫度與InGaN阻擋層的生長(zhǎng)溫度相同，為750°C。
發(fā)明內(nèi)容在日本未審査專利申請(qǐng)公報(bào)06-268257號(hào)和11-224972號(hào)中所公開的各種發(fā)光二極管中，InGaN阱層和InGaN阻擋層在相同溫度下生長(zhǎng)。在各個(gè)日本未審査專利申請(qǐng)公報(bào)10-12922號(hào)和10-135514號(hào)中，InGaN阱層和InGaN阻擋層在不同溫度下生長(zhǎng)。不幸地是，在生長(zhǎng)阱層之后在將溫度從阱層生長(zhǎng)溫度升至阻擋層生長(zhǎng)溫度的期間內(nèi)，構(gòu)成阱層的半導(dǎo)體晶體發(fā)生分解。所述分解導(dǎo)致阱層的晶體品質(zhì)發(fā)生劣化。在日本未審査專利申請(qǐng)公報(bào)2002-43618號(hào)中所公開的方法中，在生長(zhǎng)阱層之后，在將溫度從阱層生長(zhǎng)溫度升至阻擋層生長(zhǎng)溫度的同時(shí)生長(zhǎng)GaN阻擋層。在溫度達(dá)到阻擋層生長(zhǎng)溫度之后，生長(zhǎng)另一個(gè)GaN阻擋層。根據(jù)本發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)，在氮化鎵基半導(dǎo)體的c面主面上生長(zhǎng)阱層的情況下，在將溫度從阱層生長(zhǎng)溫度升至阻擋層生長(zhǎng)溫度和在阻擋層生長(zhǎng)溫度下生長(zhǎng)阻擋層的期間內(nèi)，構(gòu)成阱層的半導(dǎo)體晶體發(fā)生分解。當(dāng)在半極性氮化鎵基半導(dǎo)體上生長(zhǎng)由含銦的氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成的阱層時(shí)，未觀察到這種現(xiàn)象。這是由本發(fā)明人獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本發(fā)明的目的是提供通過在氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的半極性主面上生長(zhǎng)半導(dǎo)體而制造具有令人滿意的發(fā)光性能的氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件的方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供制造用于氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件的外延晶片的方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，制造氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件的方法包括如下步驟(a)在將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度保持為阱層生長(zhǎng)溫度的同時(shí)，在具有半極性主面的氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域上生長(zhǎng)阱層，所述阱層構(gòu)成有源層的一部分；(b)在所述阱層的生長(zhǎng)完成之后立即生長(zhǎng)覆蓋所述阱層主面的保護(hù)層；以及(c)在生長(zhǎng)所述保護(hù)層之后，在阻擋層生長(zhǎng)溫度下在所述保護(hù)層的主面上生長(zhǎng)阻擋層，所述阻擋層構(gòu)成有源層的一部分。所述保護(hù)層的厚度小于所述阻擋層的厚度。所述阻擋層生長(zhǎng)溫度高于所述阱層生長(zhǎng)溫度。所述阻擋層生長(zhǎng)溫度等于或高于第一溫度，所述第一溫度高于所述阱層生長(zhǎng)溫度。當(dāng)生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度達(dá)到第一溫度時(shí)，開始阻擋層的生長(zhǎng)。所述保護(hù)層的生長(zhǎng)溫度為阱層生長(zhǎng)溫度以上且低于第一溫度。所述阱層由含銦的氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成。所述阻擋層由帶隙能量比阱層的帶隙能量高的氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成。所述保護(hù)層由帶隙能量比阱層的帶隙能量高的氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成。所述阱層的主面具有半極性面。所述保護(hù)層的主面具有半極性面。所述阻擋層的主面具有半極性面。根據(jù)該方法，在氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的主面(半極性面)上生長(zhǎng)阱層。在主面上阱層的生長(zhǎng)完成之后，立即生長(zhǎng)保護(hù)層，從而覆蓋所述阱層的主面。然后，在阻擋層生長(zhǎng)溫度下在保護(hù)層上生長(zhǎng)阻擋層，所述阻擋層生長(zhǎng)溫度高于所述阱層生長(zhǎng)溫度。與在半極性面上生長(zhǎng)的阱層相比，構(gòu)成在c面主面上生長(zhǎng)的阱層的半導(dǎo)體晶體易于發(fā)生分解。因而，在半極性面上生長(zhǎng)的阱層的使用導(dǎo)致具有令人滿意的發(fā)光性能的氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件。在阻擋層生長(zhǎng)溫度下生長(zhǎng)阻擋層的情況下，覆蓋有保護(hù)層的阱層的分解程度比在c面主面上生長(zhǎng)的阱層的分解程度低，因?yàn)樗鲒鍖颖槐Ｗo(hù)層覆蓋，所述阻擋層生長(zhǎng)溫度高于阱層生長(zhǎng)溫度。本發(fā)明的方法還可以包括在生長(zhǎng)保護(hù)層之后，在不生長(zhǎng)半導(dǎo)體的情況下將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從阱層生長(zhǎng)溫度升至第一溫度的步驟。在生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度開始變化之前，可以在與阱層生長(zhǎng)溫度相同的溫度下生長(zhǎng)保護(hù)層。在這種情況下，在生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度開始變化之前，生長(zhǎng)保護(hù)層。§卩，在阱層上生長(zhǎng)保護(hù)層之后，開始升高生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度。所述阱層被保護(hù)層覆蓋，然后暴露于比阱層生長(zhǎng)溫度更高的溫度下。在本發(fā)明的方法中，可以在將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從阱層生長(zhǎng)溫度升高的同時(shí)，生長(zhǎng)保護(hù)層。在這種情況下，在阱層的生長(zhǎng)完成之后，立即生長(zhǎng)保護(hù)層。在生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從阱層生長(zhǎng)溫度升高的同時(shí)，進(jìn)行生長(zhǎng)。即，隨著開始升溫，同時(shí)開始生長(zhǎng)保護(hù)層。因而，在高于阱層生長(zhǎng)溫度的溫度下用保護(hù)層覆蓋阱層。與未被保護(hù)層覆蓋的阱層相比，所得到的由保護(hù)層覆蓋的阱層不易發(fā)生分解。此外，如上所述，與在c面主面上生長(zhǎng)的阱層相比，構(gòu)成具有半極性主面的阱層的半導(dǎo)體晶體的分解不易發(fā)生。因而，本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件具有令人滿意的發(fā)光性能，所述氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件包括在半極性面上生長(zhǎng)的阱層。此外，在升溫期間生長(zhǎng)保護(hù)層；因此，隨著生長(zhǎng)進(jìn)行，保護(hù)層的結(jié)晶度提高。在本發(fā)明的方法中，在生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從阱層生長(zhǎng)溫度變化至第一溫度的期間內(nèi)，生長(zhǎng)保護(hù)層，并可以在生長(zhǎng)保護(hù)層之后，立即生長(zhǎng)阻擋層。在這種情況下，在生長(zhǎng)阱層之后，立即在將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從阱層生長(zhǎng)溫度升至第一溫度的同時(shí)生長(zhǎng)保護(hù)層，所述第一溫度等于或低于所述阻擋層生長(zhǎng)溫度。部分在相對(duì)低的溫度下生長(zhǎng)的保護(hù)層也提供保護(hù)層的效果(保護(hù)阱層的效果)。即使用生長(zhǎng)半導(dǎo)體的期間來代替溫度變化而不進(jìn)行生長(zhǎng)操作的期間的剩余時(shí)間，也不會(huì)損失保護(hù)效果。g卩，在生長(zhǎng)保護(hù)層的同時(shí)升高生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度。因而，當(dāng)將阱層暴露于高于阱層生長(zhǎng)溫度的溫度下時(shí)，由保護(hù)層覆蓋阱層。而且，與構(gòu)成在C面主面上生長(zhǎng)的阱層的半導(dǎo)體晶體相比，構(gòu)成具有半極性主面的阱層的半導(dǎo)體晶體不易分解。此外，在升溫期間生長(zhǎng)保護(hù)層；因此，隨著生長(zhǎng)進(jìn)行，保護(hù)層的結(jié)晶度提高。在本發(fā)明的方法中，可以在將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從阱層生長(zhǎng)溫度升至第二溫度的同時(shí)生長(zhǎng)保護(hù)層，所述第二溫度低于阻擋層生長(zhǎng)溫度。所述方法還可以包括在不生長(zhǎng)氮化鎵基半導(dǎo)體的情況下生長(zhǎng)保護(hù)層之后，將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從第二溫度升至第一溫度的步驟。從阱層生長(zhǎng)溫度至第二溫度的平均升溫速度可以高于從第二溫度至第一溫度的平均升溫速度。在這種情況下，在生長(zhǎng)保護(hù)層之后，升高生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度。在一部分升溫期間內(nèi)實(shí)施保護(hù)層的生長(zhǎng)。此外，在升溫期間，溫度變化速度高。因而，隨著生長(zhǎng)進(jìn)行，在更高溫度下生長(zhǎng)保護(hù)層，由此導(dǎo)致具有令人滿意的晶體品質(zhì)的保護(hù)層。在本發(fā)明的方法中，可以將阻擋層生長(zhǎng)溫度保持恒定。在這種情況下，在與充分獲得阻擋層的效果的溫度相等或更高的溫度下生長(zhǎng)整個(gè)阻擋層。所得到的阻擋層實(shí)現(xiàn)了高性能。此外，通過將阻擋層生長(zhǎng)溫度保持恒定，阻擋層生長(zhǎng)溫度和阱層生長(zhǎng)溫度之差不會(huì)變大。在本發(fā)明的方法中，可以在將溫度從第一溫度變化至第三溫度的同時(shí)生長(zhǎng)至少一部分阻擋層，所述第三溫度高于第一溫度。在這種情況下，在變化生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度的同時(shí)，生長(zhǎng)至少一部分阻擋層。然而，在與充分獲得阻擋層的效果的溫度相等或更高11的溫度下生長(zhǎng)整個(gè)阻擋層。在本發(fā)明的方法中，從阱層生長(zhǎng)溫度至第一溫度的平均升溫速度可以高于從第一溫度至第三溫度的平均升溫速度。在這種情況下，從阱層生長(zhǎng)溫度至阻擋層生長(zhǎng)溫度的升溫主要在保護(hù)層生長(zhǎng)期間內(nèi)進(jìn)行。因而，當(dāng)開始生長(zhǎng)阻擋層時(shí)，能夠?qū)⑸L(zhǎng)爐設(shè)定在足夠高的溫度下。在本發(fā)明的方法中，用于生長(zhǎng)保護(hù)層的鎵源的供給量可以小于用于生長(zhǎng)阻擋層的鎵源的供給量。在這種情況下，根據(jù)鎵源的供給量來調(diào)節(jié)保護(hù)層和阻擋層的生長(zhǎng)速度。本發(fā)明的方法還可以包括準(zhǔn)備由六方晶系半導(dǎo)體InsAlTGai—S.TN(0《SS1，0《TSl，且0SS+TSl)構(gòu)成的襯底的步驟。襯底的主面可以相對(duì)于六方晶系半導(dǎo)體的{0001}或{000-1}面以10°85。的角度傾斜。在這種情況下，為了提供半極性面，優(yōu)選對(duì)用于生長(zhǎng)的襯底主面的傾斜角進(jìn)行限定。本發(fā)明的方法還可以包括在成膜步驟(在襯底的主面上形成半導(dǎo)體的步驟)之前對(duì)襯底主面進(jìn)行熱處理以在襯底上形成改性主面的步驟?？梢栽诤焙蜌涞臍夥罩羞M(jìn)行熱處理?？梢栽谝r底的改性主面上提供氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域。在這種情況下，調(diào)節(jié)主面的傾斜角導(dǎo)致半極性主面的形成。半極性主面的表面結(jié)構(gòu)與c面主面的表面結(jié)構(gòu)不同。通過在成膜步驟之前對(duì)襯底主面進(jìn)行熱處理，在半極性主面上發(fā)生改性，而這種改性不會(huì)發(fā)生在c面主面上。本發(fā)明的方法還可以包括在襯底上外延生長(zhǎng)第一導(dǎo)電型氮型氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的主面可以相對(duì)于氮化鎵基半導(dǎo)體的{0001}或{000-1}面以大于50°且小于80。的角度傾斜。在這種情況下，通過傾斜襯底主面，能夠形成第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的主面結(jié)構(gòu)。相對(duì)于六方晶系半導(dǎo)體InsAlTGai.s.TN襯底的{0001}或{000-1}面以大于50°且小于80°的角度即相對(duì)高的傾斜角傾斜的主面，適合用于生長(zhǎng)含銦的氮化鎵基半導(dǎo)體。在本發(fā)明的方法中，所述襯底可以包括多個(gè)第一區(qū)域和多個(gè)第二區(qū)域，在所述第一區(qū)域中，朝著c軸方向延伸的貫穿位錯(cuò)密度高于第一貫穿位錯(cuò)密度，在所述第二區(qū)域中，朝著c軸方向延伸的貫穿位錯(cuò)密度低于所述第一貫穿位錯(cuò)密度。所述第一區(qū)域和第二區(qū)域可以交替布置。所述第一區(qū)域和第二區(qū)域可以在所述襯底的主面上露出。在這種情況下，能夠?qū)⒏鱾€(gè)具有更低貫穿位錯(cuò)密度的第二區(qū)域用于制造半導(dǎo)體器件。在本發(fā)明的方法中，各個(gè)第二區(qū)域的貫穿位錯(cuò)密度可以小于lxl(TcnT2。在這種情況下，能夠生長(zhǎng)具有低位錯(cuò)密度的有源層。在本發(fā)明的方法中，襯底可以由GaN構(gòu)成。在這種情況下，能夠進(jìn)行外延生長(zhǎng)而具有令人滿意的晶體品質(zhì)。在本發(fā)明的方法中，氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的主面可以朝著氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的a軸方向傾斜。在這種情況下，能夠沿m面劈開。而且，在本發(fā)明的方法中，氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的主面可以朝著氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的m軸方向傾斜。在這種情況下，提供了令人滿意的銦摻入效率，因而導(dǎo)致令人滿意的發(fā)光性能。而且，在本發(fā)明的方法中，氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的主面可以朝著氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的<12-30>軸方向傾斜。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，制造用于氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件的外延晶片的方法包括如下步驟(a)準(zhǔn)備由六方晶系半導(dǎo)體InsALpGa^TN(0《SS1，0《T^1且0^S+TSl)構(gòu)成且具有半極性主面的襯底；(b)在所述襯底的主面上形成氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域，所述氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域具有半極性主面；(c)在將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度保持為阱層生長(zhǎng)溫度的同時(shí)在所述氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域上生長(zhǎng)阱層，所述阱層構(gòu)成有源層的一部分；(d)生長(zhǎng)保護(hù)層，所述保護(hù)層覆蓋所述阱層的主面；以及(e)在生長(zhǎng)所述保護(hù)層之后，在阻擋層生長(zhǎng)溫度下在所述保護(hù)層的主面上生長(zhǎng)阻擋層，所述阻擋層構(gòu)成所述有源層的一部分。所述保護(hù)層的厚度小于所述阻擋層的厚度。所述阻擋層生長(zhǎng)溫度高于阱層生長(zhǎng)溫度。所述阻擋層生長(zhǎng)溫度等于或高于第一溫度，所述第一溫度高于所述阱層生長(zhǎng)溫度。當(dāng)所述生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度達(dá)到所述第一溫度時(shí)，開始生長(zhǎng)所述阻擋層。所述保護(hù)層的生長(zhǎng)溫度在所述阱層生長(zhǎng)溫度以上且低于所述第一溫度。所述阱層由含銦的氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成。所述阻擋層由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成，所述氮化物半導(dǎo)體的帶隙能量高于所述阱層的帶隙能量。所述保護(hù)層由氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成，所述氮化鎵基半導(dǎo)體的帶隙能量高于所述阱層的帶隙能量。所述阱層的主面具有半極性面。所述保護(hù)層的主面具有半極性面。所述阻擋層的主面具有半極性面。根據(jù)這種方法，在氮化鎵基半導(dǎo)體的主面(半極性面)上生長(zhǎng)阱層。在主面上的阱層生長(zhǎng)完成之后，立即生長(zhǎng)保護(hù)層以覆蓋所述阱層的主面。然后，在阻擋層生長(zhǎng)溫度下在保護(hù)層上生長(zhǎng)阻擋層，所述阻擋層生長(zhǎng)溫度高于阱層生長(zhǎng)溫度。與在c面主面上生長(zhǎng)的阱層相比，構(gòu)成在半極性主面上生長(zhǎng)的阱層的半導(dǎo)體晶體不易分解。在高于阱層生長(zhǎng)溫度的阻擋層生長(zhǎng)溫度下生長(zhǎng)阻擋層的情況下，構(gòu)成在半極性面上生長(zhǎng)且由保護(hù)層覆蓋的阱層的半導(dǎo)體晶體的分解程度低于在c面主面上生長(zhǎng)的阱層。相比之下，與在半極性主面上生長(zhǎng)的阱層相比，在C面主面上生長(zhǎng)的阱層易于分解。因此，根據(jù)這種方法，可制造具有令人滿意的發(fā)光性能的氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件。本發(fā)明的方法還可以包括在成膜步驟(在襯底上形成半導(dǎo)體的步驟)之前對(duì)襯底主面進(jìn)行熱處理以形成改性主面的步驟。所述熱處理可以在含氨和氫的氣氛中進(jìn)行。所述襯底的主面可以相對(duì)于六方晶系半導(dǎo)體的{0001}或{000-1}面以大于50°且小于80。的角度傾斜。在這種情況下，可以調(diào)節(jié)主面的傾斜角以形成半極性主面。所述半極性主面的表面結(jié)構(gòu)與c面主面不同?？梢詫?duì)襯底的主面進(jìn)行熱處理以對(duì)所述主面進(jìn)行改性。注意，未在c面主面上發(fā)生改性。而且，通過傾斜襯底的主面能夠形成氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的主面結(jié)構(gòu)。相對(duì)于六方晶系半導(dǎo)體InsAlTGai.s.TN的{0001}或{000-1}面以大于50°且小于80。的角度即相對(duì)高的傾斜角傾斜的主面適合用于生長(zhǎng)含銦的氮化鎵基半導(dǎo)體。參考附圖，通過對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述，本發(fā)明前述目的、其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將容易顯而易見。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，提供一種在氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的半極性主面上制造具有令人滿意的發(fā)光性能的氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件的方法。此外，提供一種制造用于氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件的外延晶片的方法。圖1A1C顯示了本發(fā)明實(shí)施方案制造氮化物半導(dǎo)體光學(xué)15器件的方法和制造外延晶片的方法的主要步驟；圖2A2C顯示了本發(fā)明實(shí)施方案制造氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件的方法和制造外延晶片的方法的主要步驟；圖3A3C顯示了本發(fā)明實(shí)施方案制造氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件的方法和制造外延晶片的方法的主要步驟；圖4A和4B顯示了本發(fā)明實(shí)施方案制造氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件的方法和制造外延晶片的方法的主要步驟；圖5為顯示在根據(jù)實(shí)施方案1形成有源層期間原料氣體的流動(dòng)和生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度變化的時(shí)間圖；圖6顯示了能夠用于實(shí)施方案中的GaN襯底的示例性結(jié)構(gòu)；圖7為顯示實(shí)施例1中主要制造條件的表；圖8顯示了實(shí)施例1中發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)；圖9為顯示實(shí)施例1中PL光譜的圖；圖10為顯示實(shí)施例2中主要制造條件的表；圖11顯示了實(shí)施例2中激光二極管的結(jié)構(gòu)；圖12為顯示在根據(jù)實(shí)施方案2形成有源層期間原料氣體的流動(dòng)和生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度變化的時(shí)間圖；圖13A和13B為顯示實(shí)施例3中PL光譜的圖；圖14為顯示實(shí)施例4中PL光譜的圖；圖15為顯示在根據(jù)實(shí)施方案3形成有源層期間原料氣體的流動(dòng)和生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度變化的時(shí)間圖；圖16為顯示實(shí)施例5中PL光譜的圖；以及圖17為顯示In組成和InGaN的傾斜角(斜角)之間關(guān)系的圖，所述InGaN沉積在相對(duì)于c軸以指定斜角朝著m軸方向傾斜的GaN主面上。具體實(shí)施例方式參考所附的說明圖，根據(jù)下列詳細(xì)說明，能夠容易地理解本發(fā)明的發(fā)現(xiàn)。下面將通過參考附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施方案制造氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件和外延晶片的方法進(jìn)行說明。如果可能，相同元件用相同的附圖標(biāo)記表示。例如在下列說明中，<000-1〉表示與<0001>軸相反的方向。實(shí)施方案1圖1A4B顯示了該實(shí)施方案制造氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件和外延晶片的方法的主要步驟。參考圖1A，在步驟SIOI中，準(zhǔn)備用于制造氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件和外延晶片的襯底11。例如，襯底11可以由六方晶系半導(dǎo)體InsAlTGa!.s.TN(0SS《1，0ST《1，0《S+T《1)構(gòu)成。襯底ll具有主面lla和底面llb。圖1A顯示了表示襯底11的六方晶系半導(dǎo)體c軸方向的矢量VC+和主面11a的法向矢量VN。所述矢量VC+表示(0001)面的方向。矢量VC-的方向與矢量VC+相反且表示(000-l)面的方向。在襯底11中，用于沉積的主面具有傾斜角(斜角)a;因此，襯底ll能夠具有半極性主面lla。襯底11的主面lla相對(duì)于六方晶系半導(dǎo)體的{0001}或{000-1}面以10。85。的角度傾斜。所述六方晶系半導(dǎo)體可以為例如GaN或AlN。10°以上的主面1la的傾斜角導(dǎo)致充分降低壓電場(chǎng)的效果。85。以下的主面lla的傾斜角導(dǎo)致在其上生長(zhǎng)的晶體的令人滿意的品質(zhì)。因此，能夠提供具有優(yōu)異發(fā)光性能的氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件和外延晶片。襯底11的邊緣上的兩個(gè)點(diǎn)之間的最大距離為45mm以上。這樣的襯底稱作例如晶片。襯底11的底面llb可以與襯底11的主面lla基本上平行。使用由GaN構(gòu)成的襯底11允許外延生長(zhǎng)具有良好品質(zhì)的晶體。在隨后的步驟中，在襯底11的主面lla上外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體晶體(下述步驟S103)。在具有傾斜角的主面lla上形成的外延半導(dǎo)體區(qū)域用作用于生長(zhǎng)有源層的底層(underlyinglayer)。形成外延半導(dǎo)體區(qū)域使得其主面相對(duì)于氮化鎵基半導(dǎo)體的c面以10。85。的角度傾斜。主面113可以相對(duì)于六方晶系半導(dǎo)體的{0001}或{000-1}面以大于50°且小于80°的角度傾斜。主面lla的結(jié)構(gòu)取決于主面的傾斜。相對(duì)于六方晶系半導(dǎo)體InsAlTGai-S-TN襯底的{0001}或{000-1}面以大于50°且小于80。即相對(duì)高的傾斜角傾斜的主面lla，適合用于生長(zhǎng)含銦的氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域。具體地，當(dāng)主面11a的傾斜角超過50。時(shí)，在其上生長(zhǎng)的充當(dāng)阱層的半導(dǎo)體晶體不易分解。小于80°的主面lla的傾斜角導(dǎo)致銦摻入到在所述主面上生長(zhǎng)的晶體中的效率提高。下面將說明主面lla的傾斜方向。主面lla朝著構(gòu)成襯底11的六方晶系半導(dǎo)體的a軸傾斜，使得在襯底11上形成的外延襯底能夠沿m面劈開。主面lla朝著構(gòu)成襯底11的六方晶系半導(dǎo)體的m軸傾斜導(dǎo)致銦摻入到在所述主面上生長(zhǎng)的晶體中的效率提高，由此提供令人滿意的發(fā)光性能。主面lla朝著構(gòu)成襯底11的六方晶系半導(dǎo)體的<12-30>軸傾斜進(jìn)一步提高了銦的摻入效率。參考圖1B，將襯底11放入生長(zhǎng)爐10內(nèi)。在步驟S102中，在向生長(zhǎng)爐IO供給氣體GO的同時(shí)對(duì)襯底11進(jìn)行熱處理，由此改性主面lla以形成改性主面llc。所述熱處理可以在含氨和氫的氣氛中或含氮的氣氛中進(jìn)行。所述熱處理溫度TO可以在例如8(KTC120(TC的范圍內(nèi)。所述熱處理時(shí)間為例如約IO分鐘。在該步驟中，由于主面lla的傾斜而形成具有與c面的主面的表面結(jié)構(gòu)不同的表面結(jié)構(gòu)的半極性主面。可以在沉積之前對(duì)主面lla進(jìn)行熱處理以改性所述半導(dǎo)體主面。在c面的主面上未觀察到這種改性。然后在改性主面llc上形成由氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成的外延層。通過在襯底11的主面llc上進(jìn)行熱處理來形成微臺(tái)階(microstep)。所述微臺(tái)階包括多個(gè)平臺(tái)。微臺(tái)階的密度可以為例如2.0x10"cm"以上，且可以為3.3xlO、m—、各個(gè)微臺(tái)階的高度可以在例如180.3nm10nm的范圍內(nèi)。所述微臺(tái)階的長(zhǎng)度可以為例如0.3nm以上，且可以為500nm。參考圖1C，在步驟S103中，在襯底11的主面llc上外延生長(zhǎng)第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域13。對(duì)于所述生長(zhǎng)，將原料氣體Gl供應(yīng)到生長(zhǎng)爐10內(nèi)。氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域13的主面13a相對(duì)于氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的c面以10。85。的角度傾斜。因?yàn)橹髅?3a繼承了襯底11的主面llc的結(jié)構(gòu)，所以主面13a具有類似于襯底11主面llc的結(jié)構(gòu)的微臺(tái)階。第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域13具有單個(gè)或多個(gè)氮化鎵基半導(dǎo)體層(例如，氮化鎵基半導(dǎo)體層15、17和19)。例如，氮化鎵基半導(dǎo)體層15、17和19可以分別為n型AlGaN層、n型GaN層和n型InGaN層。在襯底11的主面1lc上依次外延生長(zhǎng)氮化鎵基半導(dǎo)體層15、17和19。所述n型AlGaN層充當(dāng)例如覆蓋襯底11的整個(gè)表面的中間層。所述n型GaN層充當(dāng)例如用于供給n型載流子而構(gòu)造的層。所述n型InGaN充當(dāng)有源層的緩沖層。第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的主面結(jié)構(gòu)造成襯底主面的傾斜。因而，在第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域13的外延生長(zhǎng)中，下層襯底11的主面結(jié)構(gòu)被主面13a繼承。主面13a相對(duì)于氮化鎵基半導(dǎo)體的{0001}或{000-1}面以與襯底11的斜角相對(duì)應(yīng)的角度傾斜。例如，大于50°且小于80°的襯底11的主面llc的傾斜角，即相對(duì)大的傾斜角，適合用于在襯底上生長(zhǎng)含銦的氮化鎵基半導(dǎo)體。參考圖2A圖3C和圖5，在接下來的步驟中，形成圖5所示的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的有源層21。形成有源層21以顯示峰值波長(zhǎng)為370650nm的電致發(fā)光光譜。下面將參考圖5對(duì)形成有源層21的量子阱結(jié)構(gòu)的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。圖5為顯示在形成有源層期間原料氣體的流動(dòng)和生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度變化的時(shí)間圖。監(jiān)控生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度作為生長(zhǎng)爐內(nèi)的部件如感受器的溫度。作為源氣體，使用鎵源、銦源和氮源。所述鎵源、銦源和氮源為例如三甲基鎵(TMG)、三乙基銦(TMI)和NH3。如圖5中所示，在時(shí)刻t0，完成了氮化鎵基半導(dǎo)體的沉積，所述氮化鎵基半導(dǎo)體將由有源層覆蓋。在時(shí)刻tO和tl之間將生長(zhǎng)爐10的溫度變化至生長(zhǎng)構(gòu)成有源層的半導(dǎo)體的溫度。如圖2A中所示，在步驟S104中，形成由氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成的外延半導(dǎo)體區(qū)域23。在緩沖層(氮化鎵基半導(dǎo)體層19)上生長(zhǎng)外延半導(dǎo)體區(qū)域23。所述外延半導(dǎo)體區(qū)域23充當(dāng)例如用于有源層21的量子阱結(jié)構(gòu)的阻擋層。所述阻擋層由InYGai—YN(銦組成Y:0SYS0.05;Y表示應(yīng)變組成(straincomposition))構(gòu)成。所述阻擋層可以由GaN、InGaN或AlGaN等構(gòu)成。在700°C900°C的生長(zhǎng)溫度丁B下生長(zhǎng)所述阻擋層。在該實(shí)施方案中，向生長(zhǎng)爐IO內(nèi)供應(yīng)含鎵源和氮源的原料氣體G2以生長(zhǎng)GaN。在圖5中所示的時(shí)刻tl和t2之間的生長(zhǎng)溫度TB下實(shí)施這種生長(zhǎng)。GaN阻擋層Dw的厚度為例如15nm。在時(shí)刻t2，停止供給鎵源以停止氮化鎵基半導(dǎo)體的沉積。在主面13a上生長(zhǎng)外延半導(dǎo)體區(qū)域23。因而，外延半導(dǎo)體區(qū)域23的表面繼承了主面13a的表面結(jié)構(gòu)。即，外延半導(dǎo)體區(qū)域23具有相對(duì)于氮化鎵基半導(dǎo)體的c面以10。85。的角度傾斜的主面23a。如圖2B中所示，在步驟S105中，將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從生長(zhǎng)溫度TB變化至生長(zhǎng)溫度Tw。在圖5中所示的時(shí)刻t2和t4之間變化溫度。在這種變化期間，向生長(zhǎng)爐10內(nèi)供應(yīng)氮源氣體G3如氨。在用于生長(zhǎng)阻擋層的氮源供給量與用于生長(zhǎng)阱層的氮源供給量不同的情況下，將氮源的供給量變化至用于生長(zhǎng)阱層的氮源供給量。在至少一部分變化期間，變化所述氮源的流量。具體地，將用于生長(zhǎng)阻擋層的氮源流量變化至用于生長(zhǎng)阱層的氮源流量。在圖5中所示的時(shí)刻t2和t3之間完成這種變化。在時(shí)刻t4，生長(zhǎng)爐lO的溫度達(dá)到阱層的生長(zhǎng)溫度Tw。如圖2C中所示，在步驟S106中，在將生長(zhǎng)爐10的溫度保持為阱層生長(zhǎng)溫度Tw的同時(shí)，在時(shí)刻t4和t5之間在外延半導(dǎo)體區(qū)域23的半極性主面23a上生長(zhǎng)用于量子阱結(jié)構(gòu)的阱層25a。所述阱層25a由含銦的氮化鎵基半導(dǎo)體如InxGai-XN(銦組成X:0<X<1，X表示應(yīng)變組成)構(gòu)成。所述阱層25a的帶隙能量低于阻擋層23的帶隙能量。如圖5中所示，阱層25a的生長(zhǎng)溫度Tw低于生長(zhǎng)溫度TB。在該實(shí)施方案中，向生長(zhǎng)爐10內(nèi)供應(yīng)含鎵源、銦源和氮源的原料氣體G4以生長(zhǎng)InGaN。所述阱層25a外延生長(zhǎng)在外延半導(dǎo)體區(qū)域23的主面上。因而，阱層25a的表面繼承了外延半導(dǎo)體區(qū)域23的表面結(jié)構(gòu)。此外，阱層25a的表面相對(duì)于氮化鎵基半導(dǎo)體的c面以10°85°的角度傾斜，這與外延半導(dǎo)體區(qū)域23的主面的傾斜角相對(duì)應(yīng)。在生長(zhǎng)溫度Tw為例如650°C850°C下生長(zhǎng)阱層25a。InGaN阱層的厚度Dw為例如2.5nm。在時(shí)刻t5，完成阱層25a的生長(zhǎng)。如圖3A中所示，在步驟S107中，在阱層25a的生長(zhǎng)完成之后，立即在溫度Tp下在所述阱層25a的主面上生長(zhǎng)保護(hù)層27a以覆蓋所述主面。所述保護(hù)層27a由帶隙能量高于阱層25a的帶隙能量的氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成。所述保護(hù)層27a可以由例如GaN、InGaN、AlGaN等構(gòu)成。例如，保護(hù)層27a由InzGai.zN(銦組成Z:0《Z<1，Z表示應(yīng)變組成)構(gòu)成。或者，所述保護(hù)層27a可以由帶隙能量等于或低于阻擋層23的帶隙能量的氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成。在該實(shí)施方案中，使用阱層生長(zhǎng)溫度Tw作為溫度Tp。因而，在將生長(zhǎng)爐10的溫度保持為生長(zhǎng)溫度Tw的同時(shí)，在時(shí)刻t5和t6之間在阱層25a的半極性主面上生長(zhǎng)保護(hù)層27a。在阱層25a的生長(zhǎng)完21成之后，立即開始生長(zhǎng)保護(hù)層27a。這排除了在未形成保護(hù)層期間，阱層25a的表面暴露于生長(zhǎng)爐中的氣氛。如圖5中所示，保護(hù)層27a的生長(zhǎng)溫度Tw與阱層25a的生長(zhǎng)溫度Tw相同。根據(jù)該方法，在生長(zhǎng)爐10的溫度變化之前，生長(zhǎng)保護(hù)層27a。即，在阱層25a上生長(zhǎng)保護(hù)層27a之后，開始升高生長(zhǎng)爐IO的溫度。在用保護(hù)層27a覆蓋之后，將阱層25a暴露于高溫下。在該實(shí)施方案中，向生長(zhǎng)爐10內(nèi)供應(yīng)含鎵源和氮源的原料氣體G5以生長(zhǎng)GaN。保護(hù)層27a外延生長(zhǎng)在阱層25a的主面上。因而，保護(hù)層27a的表面繼承了阱層25a的表面結(jié)構(gòu)。保護(hù)層27a的表面相對(duì)于氮化鎵基半導(dǎo)體的c面以10。85。的角度傾斜，這與阱層25a的主面的傾斜角相對(duì)應(yīng)。在生長(zhǎng)溫度Tw為例如65(TC85(TC下生長(zhǎng)保護(hù)層27a。保護(hù)層27a的厚度Dp小于阻擋層23的厚度DB。而且，保護(hù)層27a的厚度Dp小于阱層25a的厚度Dw。所述保護(hù)層27a的厚度Dp為例如1.0nm。在時(shí)刻t6，停止鎵源的供給以終止氮化鎵基半導(dǎo)體的沉積。如圖3B中所示，在步驟S108中，將生長(zhǎng)爐IO的溫度從生長(zhǎng)溫度Tw變化至生長(zhǎng)溫度TB。在圖5中所示的時(shí)刻t6和t8之間變化溫度。在所述變化期間，向生長(zhǎng)爐10內(nèi)供應(yīng)氮源氣體G6如氨。在用于生長(zhǎng)保護(hù)層27a的氮源供給量與用于生長(zhǎng)阻擋層的氮源供給量不同的情況下，將氮源的供給量變化至用于生長(zhǎng)阻擋層的氮源供給量。在至少一部分的變化期間，將氮源的流量從用于生長(zhǎng)保護(hù)層的氮源流量變化至用于生長(zhǎng)阻擋層的氮源流量。在圖5中所示的時(shí)刻t6和t7之間完成這種變化。在所述變化期間的溫度變化中，升溫速度隨時(shí)間而降低，因此在時(shí)刻t6和t7之間的溫度曲線向上凸起。根據(jù)這種升溫曲線，用于將溫度升至生長(zhǎng)溫度TB并穩(wěn)定所述溫度所需要的時(shí)間縮短，由此阻止了阱層的劣化。例如，在所述升溫期間內(nèi)時(shí)刻之前的期間內(nèi)平均溫度變化速度高于所述時(shí)刻之后的期間內(nèi)平均溫度變化速度。此處，通過22用直線連接各個(gè)周期的起點(diǎn)和終點(diǎn)而完成近似以得到平均速度。根據(jù)該方法，在半極性主面23a上生長(zhǎng)阱層25a。在主面23a上的阱層25a生長(zhǎng)完成之后，立即生長(zhǎng)保護(hù)層27a以覆蓋所述阱層25a的主面。然后，為了生長(zhǎng)阻擋層，將生長(zhǎng)爐10的溫度變化至高于阱層生長(zhǎng)溫度Tw的阻擋層生長(zhǎng)溫度TB。同時(shí)，在c面的主面上生長(zhǎng)的阱層的半導(dǎo)體晶體的分解即阱層晶體和保護(hù)層晶體的混合或阱層晶體中銦的偏析，比在半極性面表面上生長(zhǎng)的阱層更容易發(fā)生。因而，在生長(zhǎng)阱層25a之后在生長(zhǎng)溫度TB下生長(zhǎng)阻擋層的情況下，由保護(hù)層27a覆蓋的阱層25a的半導(dǎo)體晶體的分解程度小于在c面主面上的阱層。從而，在氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的半極性面上制造了具有令人滿意的發(fā)光性能的氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件。在時(shí)刻t8，完成生長(zhǎng)爐10的溫度的升高。如圖3C中所示，在步驟S109中，在將生長(zhǎng)爐10的溫度保持為生長(zhǎng)溫度Tb的同吋，在時(shí)刻t8和t9之間生長(zhǎng)由氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成的阻擋層29a。生長(zhǎng)溫度TB高于生長(zhǎng)溫度Tw。此外，生長(zhǎng)溫度TB等于或高于第一溫度TR，所述第一溫度TK使得能夠生長(zhǎng)具有令人滿意的晶體品質(zhì)的阻擋層。當(dāng)生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度達(dá)到第一溫度TV時(shí)，開始生長(zhǎng)阻擋層29a。保護(hù)層27a、保護(hù)層27b和保護(hù)層27c的生長(zhǎng)溫度Tp在阱層生長(zhǎng)溫度Tw至第一溫度TV的范圍內(nèi)。在該實(shí)施方案中，生長(zhǎng)溫度Tp等于生長(zhǎng)溫度Tw。阻擋層29a的厚度DB2大于保護(hù)層27a的厚度Dp。通過減小保護(hù)層27a的厚度，可以增大阻擋層29a的厚度，所述保護(hù)層27a不充當(dāng)阱層或阻擋層。在該實(shí)施方案中，阻擋層29a由例如GaN構(gòu)成。所述阻擋層29a的厚度DB2為例如14nm。阻擋層29a外延生長(zhǎng)在保護(hù)層27a的主面上。因而，保護(hù)層29a的主面相對(duì)于氮化鎵基半導(dǎo)體的c面以10。85。的角度傾斜。保護(hù)層29a的表面繼承了阱層25a的表面結(jié)構(gòu)。如圖4A中所示，以與上述相同的方式形成了有源層21。在重復(fù)步驟S110中，重復(fù)從生長(zhǎng)溫度TB至生長(zhǎng)溫度Tw的降溫(時(shí)刻t9和tll之間)、阱層的生長(zhǎng)(時(shí)刻tll和tl2之間)、保護(hù)層的生長(zhǎng)(時(shí)刻t12和t13之間)、從生長(zhǎng)溫度Tw至生長(zhǎng)溫度Tb的升溫(吋刻t13和t15之間)和阻擋層的生長(zhǎng)(時(shí)刻tl5和tl6之間)，以完成量子阱結(jié)構(gòu)。如圖5中所示，所述量子阱結(jié)構(gòu)包括阻擋層23和29a及阻擋層29b和29c、阱層25a及阱層25b和25c以及保護(hù)層27a及保護(hù)層27b和27c。各個(gè)保護(hù)層27a27c的厚度Dp可以為0.5nm5nm。各個(gè)阱層25a25c的厚度可以為1nm10nm。各個(gè)InxGai.xN阱層25a、25b和25c的銦組成X可以為大于0.01。各個(gè)InxGai_xN阱層25a、25b和25c的銦組成X可以為小于0.4。因而，能夠生長(zhǎng)具有該范圍內(nèi)銦組成的InGaN，由此制造發(fā)射370nm650nm波長(zhǎng)的發(fā)光器件。或者，所述保護(hù)層27a27c可以由GaN構(gòu)成，且阻擋層23、29a、29b和29c可以由InyGaLYN(銦組成Y:0^Y<1，Y表示應(yīng)變組成)構(gòu)成。參考圖4B，在步驟Slll中，在有源層21上外延生長(zhǎng)第二導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域31。利用生長(zhǎng)爐來進(jìn)行這種生長(zhǎng)。第二導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域31的生長(zhǎng)溫度丁2高于阱層25a25c的生長(zhǎng)溫度Tw。例如在生長(zhǎng)第二導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域31的區(qū)域中，可以提供電子阻擋層33、第一p型接觸層35和第二p型接觸層37。所述電子阻擋層33可以由例如AlGaN構(gòu)成。所述p型接觸層35和37可以由p型GaN構(gòu)成。所述第二p型接觸層37的摻雜劑濃度N37高于第一p型接觸層35中的摻雜劑濃度N3s。在該實(shí)施方案中，電子阻擋層33及p型接觸層35和37的生長(zhǎng)溫度為例如1IO(TC。在沉積所述第二導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域31的步驟中，完成了圖4B中所示的外延晶片E。根據(jù)需要，可以生長(zhǎng)用于引導(dǎo)源于半導(dǎo)體激光器的光而設(shè)置的一對(duì)光導(dǎo)層。所述一對(duì)光導(dǎo)層之間夾有有源層。所述光導(dǎo)層可以由例如InGaN或GaN構(gòu)成。所述p型接觸層35和37的生長(zhǎng)速度高于阱層25a25c及阻擋層23和29a29c的生長(zhǎng)速度，因而縮短了在形成有源層21之后用于在高于阱層25a25c的生長(zhǎng)溫度Tw的溫度下進(jìn)行生長(zhǎng)p型接觸層35和37所需要的時(shí)間。在外延晶片E中，可以在襯底11的主面lla的法線方向上布置第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域13、有源層21和第二導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域31。襯底11的六方晶系半導(dǎo)體的c軸方向與襯底11的主面lla的法線方向不同。外延生長(zhǎng)方向?yàn)閏軸方向。所述生長(zhǎng)方向與堆疊在法線方向上的半導(dǎo)體層13、21和31的堆疊方向不同。在接下來的步驟中，在外延晶片E上形成電極。在接觸層37上形成第一電極(例如陽極)。在襯底的底面llb上形成第二電極(例如陰極)。在電極形成之后，沿m面或a面會(huì)進(jìn)行劈開以形成調(diào)諧表面(resonatingsurface)。即，能夠制造具有通過劈開而形成的m面或a面的半導(dǎo)體激光器，所述m面或a面用作調(diào)諧表面。此外，由相對(duì)于c軸傾斜的襯底11的方向和襯底11的氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的m軸或a軸的方向所限定的角度可以在89°91°的范圍內(nèi)。在襯底的主面lla相對(duì)于c面朝著m軸或a軸傾斜的角度在-l。+l。范圍之外的情況下，所得到的激光器的性能明顯降低。在外延半導(dǎo)體區(qū)域23的半極性主面23a的傾斜方向與氮化鎵基半導(dǎo)體的m面的方向相同的情況下，能夠?qū)面用作劈開面?；蛘撸诎霕O性主面23a的傾斜方向與氮化鎵基半導(dǎo)體的a面的方向相同的情況下，能夠?qū)⒏子谂_的m面用作劈開面。圖6顯示了能夠用于實(shí)施方案中的GaN襯底的示例性結(jié)構(gòu)。襯底11可以包括多個(gè)第一區(qū)域12a和多個(gè)第二區(qū)域12b，在所述第一區(qū)域12a中朝著c軸方向延伸的貫穿位錯(cuò)的密度高于第一貫穿位錯(cuò)密度，在所述第二區(qū)域12b中朝著c軸方向延伸的貫穿位錯(cuò)的密度低于所述第一貫穿位錯(cuò)密度。所述第一區(qū)域12a和第二區(qū)域12b在襯底11的主面lla上露出。在襯底11的主面lla上，第一區(qū)域12a的寬度為例如30pm，且第二區(qū)域12b的寬度為例如370)iim。所述第一區(qū)域12a和第二區(qū)域12b沿預(yù)定方向交替布置。在襯底由氮化鎵構(gòu)成的情況下，所述預(yù)定方向?yàn)闃?gòu)成襯底的氮化鎵的a軸方向。各個(gè)第一區(qū)域12a為具有高位錯(cuò)密度的富集缺陷區(qū)域的半導(dǎo)體部分。各個(gè)第二區(qū)域12b為具有低位錯(cuò)密度的低缺陷區(qū)域的半導(dǎo)體部分。在襯底11的具有低位錯(cuò)密度的區(qū)域中制造氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的情況下，所得到的發(fā)光器件具有提高的發(fā)光效率和可靠性。小于1x107cm—2的第二區(qū)域12b的貫穿位錯(cuò)密度導(dǎo)致具有實(shí)用有效的可靠性的半導(dǎo)體激光器。實(shí)施例1斜角下面將說明該實(shí)施方案的實(shí)施例。通過金屬有機(jī)氣相外延制造了發(fā)光二極管(LED)。將三甲基鎵(TMG)、三甲基銦(TMI)、三甲基鋁(TMA)和氨分別用作在金屬有機(jī)氣相外延中所使用的鎵源、銦源、鋁源和氮源。將SiH4和Cp2Mg分別用作n型摻雜劑和p型摻雜劑。圖7顯示了主要的制造條件。準(zhǔn)備GaN晶片41。下面將參考圖7和8對(duì)LED結(jié)構(gòu)的制造進(jìn)行說明。GaN晶片41的主面相對(duì)于GaN晶片41的c面以75。的角度傾斜。在將GaN晶片41放入生長(zhǎng)爐內(nèi)之后，在含氨和氫的氣氛中進(jìn)行熱處理。熱處理溫度為1050°C。熱處理時(shí)間為約IO分鐘。在熱處理之后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(24.4nmol/分鐘)、TMA(4.3pmol/分鐘)、NH3(5slm)和SiH4以在IIO(TC下在GaN晶片41上生長(zhǎng)n型AlGaN層43。所述n型AlGaN層43的厚度為50nm。所述n型AlGaN層43的生長(zhǎng)速度為9.8nm/分鐘。所述n型AlGaN層43的Al組成為0.12。然后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(243.8nmol/分鐘)、NH3(7.5slm)和SiH4以在95(TC下在n型AlGaN層43上生長(zhǎng)n型GaN層45。所述n型GaN層45的厚度為2000nm。所述n型GaN層45的生長(zhǎng)速度為129.6nm/分鐘。向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(24.4nmol/分鐘)、TMI(2.1pmol/分鐘)、NH3(6slm)和SiH4以在840。C下在n型GaN層上生長(zhǎng)n型InGaN層47。所述n型InGaN層47的厚度為100nm。所述n型InGaN層47的生長(zhǎng)速度為6.7nm/分鐘。所述n型InGaN層47的In組成為0.02。然后，生長(zhǎng)有源層49。向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(24.4pmol/分鐘)和NH3(6slm)以在870。C下在n型InGaN層47上生長(zhǎng)未摻雜的GaN層49a。所述未摻雜的GaN層49a的厚度為15nm。所述未摻雜的GaN層49a的生長(zhǎng)速度為6.7nm/分鐘。接下來，將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從87(TC變化至745。C。向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(15.6pmol/分鐘)、TMI(58.0nmol/分鐘)和NH3(8slm)以在745'C下在未摻雜的GaN層49a上生長(zhǎng)未摻雜的InGaN層49b。所述未摻雜的InGaN層49b的厚度為2.5nm。所述未摻雜的InGaN層49b的生長(zhǎng)速度為3.6nm/分鐘。所述未摻雜的InGaN層49b的In組成為0.20。在將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度保持為745'C的同時(shí)，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(15.6)Limol/分鐘)和NH3(8slm)以在745t:下在未摻雜的InGaN層49b上生長(zhǎng)未摻雜的GaN層49c。所述GaN層49c的厚度為1nm。所述GaN層49c的生長(zhǎng)速度為例如3.6nm/分鐘。在生長(zhǎng)未摻雜的GaN層49c之后，將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從745。C變化至870°C。然后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(24.4(amol/分鐘)和NH3(6slm)以在870。C下在未摻雜GaN層49c上生長(zhǎng)未摻雜GaN層49d。所述GaN層49d的厚度為14nm。所述GaN層49d的生長(zhǎng)速度為6.7nm/分鐘。重復(fù)生長(zhǎng)阱層49b、保護(hù)層49c和阻擋層49d形成有源層49。然后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(13.0nmol/分鐘)和NH3(6slm)以在870。C下在有源層49上生長(zhǎng)未摻雜的GaN層(N2-GaN層)51。所述GaN層51的厚度為3nm。所述GaN層51的生長(zhǎng)速度為4.5nm/分鐘。然后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(98.7pmol/分鐘)和NH3(5slm)以在1100°C下在GaN層51上生長(zhǎng)未摻雜的GaN層53。所述GaN層53的厚度為10nm。所述GaN層53的生長(zhǎng)速度為60.0nm/分鐘。隨后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(24.4nmol/分鐘)、TMA(2.3pmol/分鐘)、NH3(6slm)禾卩Cp2Mg以在IIO(TC下在GaN層53上生長(zhǎng)p型AlGaN層55。所述AlGaN層55的厚度為20nm。所述AlGaN層55的生長(zhǎng)速度為5.9nm/分鐘。所述p型AlGaN層55的Al組成為0.07。向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(98.7fxmol/分鐘)、NH3(5slm)和Cp2Mg以在110(TC下在p型AlGaN層55上生長(zhǎng)p型GaN層57。所述p型GaN層57的厚度為25nm。所述GaN層57的生長(zhǎng)速度為58.2nm/分鐘。然后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(67.0pmol/分鐘)、NH3(5slm)和Cp2Mg以在110(TC下在p型GaN層57上生長(zhǎng)p型GaN層59。所述p型GaN層59的厚度為25nm。所述GaN層59的生長(zhǎng)速度為36.3nm/分鐘。實(shí)施這些步驟以制造外延晶片。在所述外延晶片上形成陽極61a和陰極61b。由此，制造圖8中所示的LED。圖8顯示了具有75。斜角的c面Sc;由c軸、a軸和m軸表示的晶體坐標(biāo)系CR;以及由X軸、Y軸和Z軸表示的位置坐標(biāo)系S。Z軸表示半導(dǎo)體層的堆疊方向且與c軸的方向不同。單獨(dú)地由GaN晶片41準(zhǔn)備藍(lán)寶石(0001)襯底。在適當(dāng)制造條件下，在藍(lán)寶石襯底上形成與使用GaN晶片的外延晶片結(jié)構(gòu)相同的堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。下面將對(duì)使用藍(lán)寶石襯底制造外延晶片的主要條件進(jìn)行說明。在將藍(lán)寶石襯底放入生長(zhǎng)爐內(nèi)之后，在氫氣氛中進(jìn)行熱處理。熱處理溫度為IIOO'C。熱處理時(shí)間為約IO分鐘。在所述熱處理之后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(49nmol/分鐘)和NH3(5slm)以在500°C下在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)未摻雜的GaN層。然后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(243.8fimol/分鐘)、NH3(5.0slm)和SiH4以在950。C下在未摻雜GaN層上生長(zhǎng)n型GaN層。所述n型GaN層的厚度為5000nm。所述n型GaN層的生長(zhǎng)速度為129.6nm/分鐘。在76(TC下生長(zhǎng)阱層和保護(hù)層。其它制造條件與GaN襯底的條件相同。使用GaN晶片的外延晶片和使用藍(lán)寶石襯底的外延晶片具有相同的結(jié)構(gòu)，因?yàn)楦鱾€(gè)厚度薄(約1nm)的保護(hù)層布置在與相對(duì)應(yīng)的各個(gè)阱層上。然而，這些外延晶片的阱層相互不同，因?yàn)槭褂肎aN晶片的外延晶片的各個(gè)阱層具有半極性面(斜角為75°),而使用藍(lán)寶石襯底的外延晶片的各個(gè)阱層具有c面表面。測(cè)量了這些外延晶片的光致發(fā)光(PL)光譜。圖9顯示了在代表性條件下制造的發(fā)光器件的PL光譜PL1和PL2。下面顯示了這些PL光譜和阱層的形成條件。29PL生長(zhǎng)溫度Tw(°C)生長(zhǎng)溫度TP(°C)半高全寬(nm)峰值波長(zhǎng)(nm)PU(半極性)74574534508PL2(c面)76076079507在該實(shí)施方案的生長(zhǎng)方法中，圖9中所示的結(jié)果表明，保護(hù)層的厚度薄，因而在升溫期間對(duì)阱層的保護(hù)效果差。因而，在c面上提供的阱層中，半導(dǎo)體晶體發(fā)生分解，由此增大了PL光譜的半高全寬。相反，與在c面上提供的阱層相比，布置在具有75°斜角的GaN晶片上的阱層不易發(fā)生分解并展示了令人滿意的發(fā)光性能。實(shí)施例2激光器結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備GaN晶片41。在將GaN晶片41放入生長(zhǎng)爐內(nèi)之后，在含氨和氫的氣氛中進(jìn)行熱處理。所述熱處理溫度為IIO(TC。所述熱處理時(shí)間為約10分鐘。圖IO顯示了主要的制造條件。在熱處理之后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(98.7pmol/分鐘)、TMA(8.2iLimol/分鐘)、NH3(6slm)和SiH4以在U5(TC下在GaN晶片41上生長(zhǎng)用于覆蓋層的n型AlGaN層81。所述n型AlGaN層81的厚度為2000nm。所述n型AlGaN層81的生長(zhǎng)速度為46.0nm/分鐘。所述n型AlGaN層81的Al組成為0.04。然后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(98.7inmol/分鐘)、NH3(5slm)和SiH4以在1150"C下在n型AlGaN層81上生長(zhǎng)n型GaN層83。所述n型GaN層83的厚度為50nm。所述n型GaN層83的生長(zhǎng)速度為58.0nm/分鐘。3向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(24.4jamol/分鐘)、TMI(4.6nmol/分鐘)和NH3(6slm)以在840。C下在n型GaN層83上生長(zhǎng)用于光導(dǎo)層的未摻雜的InGaN層85a。所述未摻雜的InGaN層85a的厚度為50nm。所述未摻雜的InGaN層85a的生長(zhǎng)速度為6.7nm/分鐘。所述未摻雜的InGaN層85a的In組成為0.05。然后，生長(zhǎng)有源層87。向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(24.4pmo1/分鐘)、TMI(1.6pmol/分鐘)和NH3(6slm)以在870。C下在未摻雜的InGaN層85a上生長(zhǎng)用于阻擋層的未摻雜的InGaN層87a。所述未摻雜的InGaN層87a的厚度為15nm。所述未摻雜的InGaN層87a的生長(zhǎng)速度為6.7nm/分鐘。所述未摻雜的InGaN層87a的In組成為0.01。接下來，將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從87(TC變化至745t:。向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(15.6pmol/分鐘)、TMI(29.0(xmol/分鐘)和NH3(8slm)以在745。C下在未摻雜的InGaN層87a上生長(zhǎng)未摻雜的InGaN層87b。所述未摻雜的InGaN層87b的厚度為3nm。所述未摻雜的InGaN層87b的生長(zhǎng)速度為3.1nm/分鐘。所述未摻雜的InGaN層87b的In組成為0.25。在將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度保持為745'C的同時(shí)，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(15.6nmol/分鐘)、TMI(0.3^mol/分鐘)和NH3(8slm)以在745t:下在未摻雜的InGaN層87b上生長(zhǎng)未摻雜的InGaN層87c。所述未摻雜的InGaN層87c的厚度為1nm。所述未摻雜的InGaN層87c的生長(zhǎng)速度為例如3.1nm/分鐘。在生長(zhǎng)未摻雜的InGaN層87c之后，將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從745。C變化至870°C。然后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(24.4pmol/分鐘)、TMI(1.6nmol/分鐘)和NH3(6slm)以在870。C下在未摻雜InGaN層87c上生長(zhǎng)未摻雜的InGaN層87d。所述未摻雜的InGaN層87d的厚度為14nm。所述未摻雜InGaN層87d的生長(zhǎng)速度為6.7nm/分鐘。重復(fù)生長(zhǎng)阱層87b、保護(hù)層87c和阻擋層87d形成有源層87。然后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(24.4pmol/分鐘)、TMI(4.6nmol/分鐘)和NH3(6slm)以在84(TC下在有源層87上生長(zhǎng)用于光導(dǎo)層的未摻雜的InGaN層85b。所述未摻雜的InGaN層85b的厚度為50nm。所述未摻雜的InGaN層85b的生長(zhǎng)速度為6.7nm/分鐘。然后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(98.7nmol/分鐘)和NH3(5slm)以在IIO(TC下在未摻雜的InGaN層85b上生長(zhǎng)未摻雜的GaN層(未摻雜的GaN層)89。所述未摻雜的GaN層89的厚度為50nm。所述GaN層89的生長(zhǎng)速度為58.0nm/分鐘。隨后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(16.6nmol/分鐘)、TMA(2.8pmol/分鐘)、NH3(6slm)和Cp2Mg以在IIO(TC下在未摻雜的GaN層89上生長(zhǎng)p型AlGaN層91。所述p型AlGaN層91的厚度為20nm。所述p型AlGaN層91的生長(zhǎng)速度為4.9nm/分鐘。所述p型AlGaN層91的Al組成為0.18。向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(36.6inmol/分鐘)、TMA(3.0|amol/分鐘)、NH3(6slm)和Cp2Mg以在IIOO"C下在p型AlGaN層91上生長(zhǎng)p型AlGaN層93。所述AlGaN層93的厚度為400nm。所述AlGaN層93的生長(zhǎng)速度為13.0nm/分鐘。然后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(34.1pmol/分鐘)、NH3(5slm)和Cp2Mg以在IIO(TC下在p型AlGaN層93上生長(zhǎng)p型GaN層95。所述p型GaN層95的厚度為50nm。所述p型GaN層95的生長(zhǎng)速度為18.0nm/分鐘。實(shí)施這些步驟以制造外延晶片。在所述外延晶片上形成陽極97a和陰極97b。通過上述步驟制造了圖11中所示的半導(dǎo)體二極管。將陽極97a與p型GaN層95進(jìn)行電連接，在所述兩極之間提供有絕緣膜，所述絕緣膜具有寬度為10pm的條狀窗口。所述陽極97a由Ni/Au構(gòu)成。所述陰極97b由Ti/Al/Au構(gòu)成。圖ll顯示了具有75°斜角的c面Sc;由c軸、a軸和m軸表示的晶體坐標(biāo)系CR;以及由X軸、Y軸和Z軸表示的位置坐標(biāo)系S。所述Z軸表示半導(dǎo)體層的堆疊方向且與所述c軸的方向不同。沿a面實(shí)施劈開以形成長(zhǎng)度為600pm的激光棒。振蕩波長(zhǎng)為520nm。閾電流為900mA。實(shí)施方案2參考圖12，圖12為顯示在形成有源層期間原料氣體的流動(dòng)和生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度變化的時(shí)間圖。在該實(shí)施方案中，形成了氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的有源層21a。下面將參考附圖對(duì)形成有源層21a的量子阱結(jié)構(gòu)的方法進(jìn)行說明。生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度是指生長(zhǎng)爐內(nèi)的元件如感受器的溫度。在時(shí)刻sO，完成氮化鎵基半導(dǎo)體的沉積，所述氮化鎵基半導(dǎo)體被有源層覆蓋。在時(shí)刻s0和sl之間將生長(zhǎng)爐10的溫度變化至生長(zhǎng)構(gòu)成有源層的半導(dǎo)體的溫度。類似于實(shí)施方案1，在步驟S104中，在時(shí)刻sl和s2之間在生長(zhǎng)溫度TB下形成由氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成的外延半導(dǎo)體區(qū)域23。GaN阻擋層Dw的厚度為例如15nm。外延半導(dǎo)體區(qū)域23的表面繼承了主面13a的表面結(jié)構(gòu)。在時(shí)刻s2，停止鎵源的供給以終止氮化鎵基半導(dǎo)體的沉積。在步驟S105中，在生長(zhǎng)阱層之前，將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從生長(zhǎng)溫度TB變化至生長(zhǎng)溫度Tw。在時(shí)刻t2和t4之間變化溫度。在用于生長(zhǎng)阻擋層的氮源供給量與用于生長(zhǎng)阱層的氮源供給量不同的情況下，在時(shí)刻s2和s3之間將氮源的供給量變化至用于生長(zhǎng)阱層的氮源供給量。在時(shí)刻s4，生長(zhǎng)爐10的溫度達(dá)到阱層的生長(zhǎng)溫度Tw。類似于實(shí)施方案l，在步驟S106中，在將生長(zhǎng)爐10的溫度保持為阱層生長(zhǎng)溫度Tw的同時(shí)，在時(shí)刻s4和s5之間在半極性主面23a上生長(zhǎng)用于量子阱結(jié)構(gòu)的阱層65a。阱層65a外延生長(zhǎng)在外延半導(dǎo)體區(qū)域23的主面上。因而，阱層65a的表面繼承了外延半導(dǎo)體區(qū)域23的表面結(jié)構(gòu)。阱層65a的主面相對(duì)于氮化鎵基半導(dǎo)體的c面的傾斜角反映了外延半導(dǎo)體區(qū)域23的主面的傾斜角，且在10。85。的范圍內(nèi)。所述InGaN阱層的厚度Dw為例如4nm。在時(shí)刻s5，完成阱層65a的生長(zhǎng)。在步驟S207中，將溫度從生長(zhǎng)溫度Tw變化至第二阻擋層69a的生長(zhǎng)溫度TB。在例如時(shí)刻s5和s6之間實(shí)施這種升溫。為了阻止在升溫期間阱層65a發(fā)生劣化，生長(zhǎng)保護(hù)層67a以覆蓋所述阱層65a的表面。在阱層65a的生長(zhǎng)完成之后，立即開始生長(zhǎng)保護(hù)層67a以覆蓋所述阱層65a。通過隨時(shí)間而降低升溫速度來實(shí)施在保護(hù)層67a生長(zhǎng)期間的溫度變化，因此時(shí)刻s5和s6之間的溫度曲線向上凸起。根據(jù)這種升溫曲線，用于將溫度升至生長(zhǎng)溫度TB然后穩(wěn)定該溫度所需要的時(shí)間縮短，由此阻止了阱層的劣化。類似于保護(hù)層27a，保護(hù)層67a由帶隙能量比構(gòu)成阱層65a的材料高的氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成。在時(shí)刻s5s6之間的期間內(nèi)，外延生長(zhǎng)上述由氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成的保護(hù)層67a。所述保護(hù)層67a的厚度小于阻擋層69a。此外，保護(hù)層67a的厚度小于阱層65a。以低于阻擋層69a的生長(zhǎng)速度生長(zhǎng)保護(hù)層67a。例如，在時(shí)刻s5s6之間，通過降低鎵源的供給量和氮源的供給量來調(diào)節(jié)生長(zhǎng)速度。在該實(shí)施方案中，保護(hù)層67a由GaN構(gòu)成，所述GaN為與構(gòu)成外延半導(dǎo)體區(qū)域23的材料相詞的材料。保護(hù)層67a可以由GaN構(gòu)成，阻擋層23可以由InYGai_YN(銦組成Y:02Y<1，Y表示應(yīng)變組成)構(gòu)成。保護(hù)層67a的厚度Dp為例如2.5nm。在阱層65a的主面上外延生長(zhǎng)保護(hù)層67a。因而，保護(hù)層67a的表面繼承了阱層65a的表面結(jié)構(gòu)。在步驟S208中，在生長(zhǎng)保護(hù)層67a之后生長(zhǎng)阻擋層69a。在時(shí)刻s6，完成生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度的升高。在生長(zhǎng)保護(hù)層27a之后，在將生長(zhǎng)爐10的溫度保持為生長(zhǎng)溫度TB的同時(shí)，在時(shí)刻s6和s7之間，生長(zhǎng)由氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成的阻擋層69a。生長(zhǎng)溫度Tb等于或高于第一溫度TR，所述第一溫度TV使得能夠生長(zhǎng)具有令人滿意的晶體品質(zhì)的阻擋層。用于保護(hù)層67a67c的生長(zhǎng)溫度Tp在阱層生長(zhǎng)溫度Tw至第一溫度TV的范圍內(nèi)。在該實(shí)施方案中，保護(hù)層67a67c的生長(zhǎng)溫度34200910170459.5Tp高于生長(zhǎng)溫度Tw。各個(gè)第二阻擋層69a的厚度062和阱層65a的厚度Dw大于保護(hù)層67a的厚度Dp。通過降低保護(hù)層67a的厚度，可以增大阻擋層69a的厚度，所述保護(hù)層67a不充當(dāng)阱層或阻擋層。在該實(shí)施方案中，阻擋層69a由例如GaN構(gòu)成。所述阻擋層69a的厚度DB2為例如12.5nm。在所述保護(hù)層67a的主面上外延生長(zhǎng)阻擋層69a。因而，阻擋層69a的表面繼承了阱層65a的表面結(jié)構(gòu)。如圖12中所示，以與上述相同的方式繼續(xù)形成有源層21a。在步驟S209中，重復(fù)從生長(zhǎng)溫度TB至生長(zhǎng)溫度Tw的降溫(在時(shí)刻t7和t9之間)、生長(zhǎng)阱層(在時(shí)刻t9和U0之間)、從生長(zhǎng)溫度Tw至生長(zhǎng)溫度TB的升溫和生長(zhǎng)保護(hù)層(在時(shí)刻s10和sll之間)以及生長(zhǎng)阻擋層(在時(shí)刻sll和s12之間)以完成量子阱結(jié)構(gòu)。如圖12中所示，所述量子阱結(jié)構(gòu)包括阻擋層23和69a及阻擋層69b和69c;阱層65a及阱層65b和65c;以及保護(hù)層67a及保護(hù)層67b和67c。各個(gè)保護(hù)層67a67c的厚度Dp為例如0.5nm5nm。根據(jù)該方法，在阱層65a的生長(zhǎng)完成之后，立即生長(zhǎng)保護(hù)層67a。在將生長(zhǎng)爐10的溫度從生長(zhǎng)溫度Tw升至生長(zhǎng)溫度TB的同時(shí)，進(jìn)行所述生長(zhǎng)。在生長(zhǎng)保護(hù)層67a67c的同時(shí)，升高生長(zhǎng)爐10的溫度。因而，與在c面主面上生長(zhǎng)的阱層相比，構(gòu)成具有半極性主面的阱層65a65c的半導(dǎo)體晶體不易分解。此外，在升溫的同時(shí)，生長(zhǎng)保護(hù)層67a67c，由此降低了將阱層65a65c暴露在高溫下的時(shí)間。根據(jù)實(shí)施方案1，在阱層25a25c的生長(zhǎng)完成之后，立即在與阱層生長(zhǎng)溫度Tw相同的溫度下生長(zhǎng)薄的保護(hù)層27a27c。在相對(duì)低的溫度下生長(zhǎng)的保護(hù)層67a能夠保護(hù)阱層65a。因而，無論是否在升溫期間的后半段內(nèi)生長(zhǎng)保護(hù)層，所述保護(hù)層都顯示了保護(hù)效果。例如，可以在將生長(zhǎng)爐10的溫度從生長(zhǎng)溫度Tw升至中間溫度Tm的同吋，生長(zhǎng)保護(hù)層，所述中間溫度TM低于生長(zhǎng)溫度TB。該35方法還可以包括，在生長(zhǎng)保護(hù)層之后，將生長(zhǎng)爐IO的溫度從中間溫度TM升至生長(zhǎng)溫度TB而不生長(zhǎng)氮化鎵基半導(dǎo)體的步驟。在該溫度曲線中，從生長(zhǎng)溫度Tw至中間溫度TM的平均升溫速度高于從中間溫度TM至生長(zhǎng)溫度TB的平均升溫速度。根據(jù)該方法，在生長(zhǎng)保護(hù)層的期間內(nèi)溫度變化速度高。因而，保護(hù)層的生長(zhǎng)溫度隨時(shí)間而升高，從而提供具有令人滿意的晶體品質(zhì)的保護(hù)層。實(shí)施例3斜角75°準(zhǔn)備GaN晶片。所述GaN晶片的主面相對(duì)于GaN晶片的c面以75。的角度傾斜。在將所述GaN晶片放入生長(zhǎng)爐內(nèi)之后，在含氨和氫的氣氛中進(jìn)行熱處理。所述熱處理溫度為1050°C。所述熱處理時(shí)間為約10分鐘。除了有源層的生長(zhǎng)條件之外，使用與圖7中所示的那些條件相同的制造條件。下面描述有源層的生長(zhǎng)條件。向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(24.4pmol/分鐘)和NH3(6slm)以在86(TC下在n型InGaN層上生長(zhǎng)未摻雜的GaN層(阻擋層)。所述GaN阻擋層的厚度為15nm。所述GaN層的生長(zhǎng)速度為6.7nm/分鐘。然后，將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從86(TC變化至75(TC。在溫度變化完成之后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(15.6pmol/分鐘)、TMI(58.0nmo1/分鐘)和NH3(8slm)以在750'C下在GaN阻擋層上生長(zhǎng)未摻雜的InGaN層(阱層)。所述InGaN層的厚度為4nm。所述InGaN阱層的生長(zhǎng)速度為5nm/分鐘。所述n型InGaN阱層47的In組成為0.20。在生長(zhǎng)InGaN阱層之后，在將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從75(TC升至860。C的同時(shí)，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(24.4lamol/分鐘)禾卩NH3(6slm)以生長(zhǎng)GaN保護(hù)層。所述GaN保護(hù)層的厚度為2.5nm。所述GaN保護(hù)層的平均生長(zhǎng)速度為0.8nm/分鐘。36在生長(zhǎng)GaN保護(hù)層之后，在將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度保持為86(TC的同時(shí)，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(24.4pmol/分鐘)和NH3(6slm)以生長(zhǎng)GaN阻擋層。所述GaN阻擋層的厚度為12.5nm。所述GaN阻擋層的平均生長(zhǎng)速度為6.7nm/分鐘。重復(fù)生長(zhǎng)InGaN阱層、GaN保護(hù)層和GaN阻擋層形成有源層。然后，按實(shí)施例l沉積p型氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域。類似于實(shí)施例1，單獨(dú)地由GaN晶片準(zhǔn)備藍(lán)寶石(0001)襯底。在適當(dāng)?shù)闹圃鞐l件下，在藍(lán)寶石襯底上形成與使用GaN晶片的外延晶片的結(jié)構(gòu)相同的堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。下面將描述使用藍(lán)寶石襯底制造外延晶片的主要條件。在將藍(lán)寶石襯底放入生長(zhǎng)爐內(nèi)之后，在氫氣氛中進(jìn)行熱處理。所述熱處理溫度為1100°C。所述熱處理時(shí)間為約10分鐘。在熱處理之后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(49pmol/分鐘)和NH3(5slm)以在50(TC下在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)未摻雜的GaN層。然后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(243.8iimol/分鐘)、NH3(5.0slm)和SiH4以在95(TC下在未摻雜的GaN層上生長(zhǎng)n型GaN層。所述n型GaN層的厚度為5000nm。所述n型GaN層的生長(zhǎng)速度為129.6nm/分鐘。在760。C下生長(zhǎng)阱層。其它制造條件與用于GaN襯底的條件相同。使用GaN晶片的外延晶片和使用藍(lán)寶石襯底的外延晶片具有相同的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵诟鱾€(gè)阱層上布置了在升溫期間內(nèi)生長(zhǎng)的保護(hù)層(厚度為2.5nm)。然而，這些外延晶片的阱層相互不同，因?yàn)槭褂肎aN晶片的外延晶片的各個(gè)阱層具有半極性面(斜角為75°),而使用藍(lán)寶石襯底的外延晶片的各個(gè)阱層具有c面表面。測(cè)量了這些外延晶片的光致發(fā)光(PL)光譜。圖13A和13B顯示了在代表性條件下制造的發(fā)光器件的PL光譜PL3和PL4。下面顯示這些PL光譜和阱層的形成條件。PL生長(zhǎng)溫度Tw(°C)生長(zhǎng)溫度TP(°C)半高全寬(nm)峰值波長(zhǎng)(nm)PL3(半極性)750在溫度升高的條件下30503PW(c面)760在溫度升高的條件下53529參考圖13A，在該實(shí)施例的生長(zhǎng)方法中，PL1和PL3之間的比較表明，隨著溫度升高，保護(hù)層的厚度增大提高了保護(hù)效果。PL3的半高全寬小于PL1。PL3的PL光譜的形狀比PL1陡峭。此外，PL3的PL強(qiáng)度增大。參考圖13B，PL3和PL4之間的比較表明，構(gòu)成布置在c面上的阱層的半導(dǎo)體晶體發(fā)生分解，從而增大了PL光譜的半高全寬。相反，與布置在c面上的阱層相比，構(gòu)成布置在具有75。斜角的GaN晶片上的阱層的半導(dǎo)體晶體不易分解并展示了令人滿意的發(fā)光性能。實(shí)施例4斜角58°準(zhǔn)備GaN晶片。所述GaN晶片的主面相對(duì)于GaN晶片的c面以58。的角度傾斜。在將所述GaN晶片放入生長(zhǎng)爐內(nèi)之后，在含氨和氫的氣氛中進(jìn)行熱處理。所述熱處理溫度為1050°C。所述熱處理時(shí)間為約10分鐘。除了有源層的生長(zhǎng)條件之外，使用與圖7中所示的那些條件相同的制造條件。下面描述有源層的生長(zhǎng)條件。向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(24.4lumol/分鐘)和NH3(6slm)以在86(TC下在n型InGaN層上生長(zhǎng)未摻雜的GaN層(阻擋層)。所述GaN阻擋層的厚度為15nm。GaN層的生長(zhǎng)速度為6.7nm/分鐘。然后，將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從86(TC變化至77(rC。在溫度變化完成之后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(15.6pmol/分鐘)、TMI(29.0pmo1/分鐘)和NH3(8slm)以在770。C下在GaN阻擋層上生長(zhǎng)未摻雜的InGaN層(阱層)。所述InGaN層的厚度為2.7nm。所述InGaN阱層的生長(zhǎng)速度為5nm/分鐘。所述n型InGaN阱層47的In組成為0.20。在生長(zhǎng)InGaN阱層之后，在將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從75(TC升至860°C的同時(shí)，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(24.4nmol/分鐘)和NH3(6slm)以生長(zhǎng)GaN保護(hù)層。所述GaN保護(hù)層的厚度為2.5nm。所述GaN保護(hù)層的平均生長(zhǎng)速度為0.8nm/分鐘。在生長(zhǎng)GaN保護(hù)層之后，在將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度保持為860。C的同時(shí)，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(24.4pmol/分鐘)和NH3(6slm)以生長(zhǎng)GaN阻擋層。所述GaN阻擋層的厚度為12.5nm。所述GaN阻擋層的平均生長(zhǎng)速度為6.7nm/分鐘。重復(fù)生長(zhǎng)InGaN阱層、GaN保護(hù)層和GaN阻擋層形成有源層。然后，按實(shí)施例1沉積p型氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域。圖14顯示了PL光譜。PL生長(zhǎng)溫度生長(zhǎng)溫度半高全寬峰值波長(zhǎng)Tw(。C)Tp(。C)(nm)(nm)PL5(半極性)770在溫度升高的條件下42506PL4(c面)760在溫度升高的條件下53529在該實(shí)施例的生長(zhǎng)方法中，PL1和PL5之間的比較表明，隨著溫度升高，保護(hù)層的厚度增大提高了保護(hù)效果。PL5的半高全寬小于PL4。PL5的PL光譜的形狀比PL4陡峭。此外，PL5的PL強(qiáng)度增大。PL4和PL5之間的比較表明，構(gòu)成布置在c面上的阱層的半導(dǎo)體晶體發(fā)生分解，從而增大了PL光譜的半高全寬。相反，與布置在c面上的阱層相比，布置在具有58°斜角的GaN晶片上的阱層不易分解并展示了令人滿意的發(fā)光性能。實(shí)施方案3在該實(shí)施方案中，形成氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的有源層21b。下面將參考圖15詳細(xì)描述形成有源層21b的量子阱結(jié)構(gòu)的方法。圖15為顯示在形成有源層期間原料氣體的流動(dòng)和生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度變化的時(shí)間圖。生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度是指生長(zhǎng)爐內(nèi)的元件如感受器的溫度。在時(shí)刻uO，完成氮化鎵基半導(dǎo)體的沉積，所述氮化鎵基半導(dǎo)體被有源層覆蓋。在時(shí)刻u0和ul之間，將生長(zhǎng)爐10的溫度變化至生長(zhǎng)構(gòu)成有源層的半導(dǎo)體的溫度。類似于實(shí)施方案l，在步驟S104中，在時(shí)刻ul和u2之間在生長(zhǎng)溫度TB下形成由氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成的外延半導(dǎo)體區(qū)域23。GaN阻擋層DB1的厚度為例如15nm。外延半導(dǎo)體區(qū)域23的表面繼承了主面13a的表面結(jié)構(gòu)。在時(shí)刻u2，停止鎵源的供給以終止氮化鎵基半導(dǎo)體的沉積。在步驟S105中，在生長(zhǎng)阱層之前，將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從生長(zhǎng)溫度Ts變化至生長(zhǎng)溫度Tw。在時(shí)刻u2和u4之間變化溫度。在時(shí)刻u2和u3之間，將氮源的供給量變化至用于生長(zhǎng)阱層的氮源供給量。在時(shí)刻u4，生長(zhǎng)爐10的溫度達(dá)到阱層的生長(zhǎng)溫度Tw。類似于實(shí)施方案l，在步驟S106中，在將生長(zhǎng)爐lO的溫度保持為阱層生長(zhǎng)溫度Tw的同時(shí)，在時(shí)刻u4和u5之間在半極性主面23a上生長(zhǎng)用于量子阱結(jié)構(gòu)的阱層75a。阱層75a外延生長(zhǎng)在外延半導(dǎo)體區(qū)域23的主面上。因而，阱層75a的表面繼承了外延半導(dǎo)體區(qū)域23的表面結(jié)構(gòu)。InGaN阱層的厚度Dw為例如3nm。在時(shí)刻u5，完成阱層75a的生長(zhǎng)。在步驟S307中，將溫度從生長(zhǎng)溫度Tw變化至第二阻擋層79a的生長(zhǎng)溫度TB。在例如時(shí)刻u5和u7之間實(shí)施這種升溫。為了阻止在升溫期間阱層75a發(fā)生劣化，在時(shí)刻u5和u6之間生長(zhǎng)保護(hù)層77a以覆蓋所述阱層75a的表面。在阱層75a的生長(zhǎng)完成之后，立即開始生長(zhǎng)保護(hù)層77a以覆蓋所述阱層75a。通過隨時(shí)間而降低升溫速度來實(shí)施在保護(hù)層77a生長(zhǎng)期間內(nèi)的溫度變化，因此時(shí)刻u5和u6之間的溫度曲線向上凸起。根據(jù)這種升溫曲線，升高達(dá)到生長(zhǎng)溫度TB所需的溫度然后穩(wěn)定該溫度所需要的時(shí)間縮短，由此阻止了阱層的劣化。類似于保護(hù)層27a，保護(hù)層77a由帶隙能量比構(gòu)成阱層75a的材料高的氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成。在時(shí)刻u5和u6之間的期間內(nèi)外延生長(zhǎng)保護(hù)層77a。所述保護(hù)層77a的厚度小于阻擋層79a。此外，保護(hù)層77a的厚度小于阱層75a。保護(hù)層77a以低于阻擋層79a的生長(zhǎng)速度生長(zhǎng)。例如，通過降低時(shí)刻u5和u7之間鎵源的供給量和氮源的供給量來調(diào)節(jié)生長(zhǎng)速度。在該實(shí)施方案中，保護(hù)層77a由GaN構(gòu)成，所述GaN為與構(gòu)成外延半導(dǎo)體區(qū)域23的材料相同的材料。保護(hù)層77a的厚度Dp為例如1.1nm。保護(hù)層77a外延生長(zhǎng)在阱層75a的主面上。因而，保護(hù)層77a的表面繼承了阱層75a的表面結(jié)構(gòu)。在步驟S308中，在生長(zhǎng)保護(hù)層77a之后生長(zhǎng)阻擋層79a。也在時(shí)刻u6，繼續(xù)升高生長(zhǎng)爐IO的溫度。在生長(zhǎng)保護(hù)層77a之后，在將生長(zhǎng)爐10的溫度升至生長(zhǎng)溫度Tb的同吋，在時(shí)刻u6和u7之間生長(zhǎng)由氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成的阻擋層79a。生長(zhǎng)溫度Tb等于或高于第一溫度TR，所述第一溫度IV使得能夠生長(zhǎng)具有令人滿意的晶體品質(zhì)的阻擋層。保護(hù)層77a、77b和77c的生長(zhǎng)溫度Tp在阱層生長(zhǎng)溫度Tw至第一溫度TV的范圍內(nèi)。在該實(shí)施方案中，保護(hù)層77a77c的生長(zhǎng)溫度Tp高于生長(zhǎng)溫度Tw。阻擋層79a的厚度DB2大于保護(hù)層77a的厚度Dp。通過降低保護(hù)層77a的厚度，可以增大阻擋層79a的厚度，所述保護(hù)層77a不充當(dāng)阱層或阻擋層。在該實(shí)施方案中，阻擋層79a由例如GaN構(gòu)成。所述阻擋層79a的厚度DB2為例如13.9nm。阻擋層79a外延生長(zhǎng)在所述保護(hù)層77a的主面上。因而，阻擋層79a的表面繼承了阱層75a的表面結(jié)構(gòu)。如圖15中所示，以與上面相同的方式繼續(xù)形成有源層21b。在步驟S309中，重復(fù)從生長(zhǎng)溫度TB至生長(zhǎng)溫度Tw的降溫(在時(shí)刻u7和u9之間)、生長(zhǎng)阱層(在時(shí)刻u9和ul0之間)、從生長(zhǎng)溫度Tw至生長(zhǎng)溫度TB的升溫和生長(zhǎng)保護(hù)層(在時(shí)刻u10和ull之間及在時(shí)刻u13和u14之間)以及生長(zhǎng)阻擋層(在時(shí)刻ull和u12之間及在時(shí)刻u14和u15之間)，以完成量子阱結(jié)構(gòu)。如圖15中所示，所述量子阱結(jié)構(gòu)包括阻擋層23和79a及阻擋層79b和79c;阱層75a及阱層75b和75c;以及保護(hù)層77a及保護(hù)層77b和77c。各個(gè)保護(hù)層77a77c的厚度Dp可以為例如0.5nm5nm。在阱層75a75c的生長(zhǎng)完成之后，在將溫度從生長(zhǎng)溫度Tw升至生長(zhǎng)溫度Tb的同吋，立即生長(zhǎng)各個(gè)保護(hù)層77a77c。在生長(zhǎng)各個(gè)保護(hù)層77a77c的同時(shí)，升高生長(zhǎng)爐10的溫度。因而，與在c面主面上生長(zhǎng)的阱層相比，具有半極性主面的阱層75a75c不易分解。此外，在升溫的同時(shí)，生長(zhǎng)保護(hù)層77a77c和阻擋層79a79c，由此縮短將阱層75a75c暴露在高溫下的時(shí)間。在該實(shí)施方案的溫度曲線中，從生長(zhǎng)溫度Tw至溫度TV的平均升溫速度高于從溫度TV至生長(zhǎng)溫度Tb的平均升溫速度。根據(jù)該方法，在生長(zhǎng)保護(hù)層期間內(nèi)，溫度變化速度高。因而，保護(hù)層的生長(zhǎng)溫度隨時(shí)間而升高，從而提供具有令人滿意的晶體品質(zhì)的保護(hù)層。實(shí)施例5斜角75°準(zhǔn)備GaN晶片。所述GaN晶片的主面相對(duì)于GaN晶片的c面以75。的角度傾斜。在將所述GaN晶片放入生長(zhǎng)爐內(nèi)之后，在含氨和氫的氣氛中進(jìn)行熱處理。所述熱處理溫度為1050°C。所述熱處理時(shí)間為約10分鐘。除了有源層的生長(zhǎng)條件之外，使用與圖7中所示的那些條件相同的制造條件。下面描述有源層的生長(zhǎng)條件。向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(24.4Hmol/分鐘)和NH3(6slm)以在870。C下在n型InGaN層上生長(zhǎng)未摻雜的42GaN層(阻擋層)。所述GaN阻擋層的厚度為15nm。GaN層的生長(zhǎng)速度為6.7nm/分鐘。然后，將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從87(TC變化至745。C。在溫度變化完成之后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(15.6pmol/分鐘)、TMI(58.0|imol/分鐘)和NH3(8slm)以在745。C下在GaN阻擋層上生長(zhǎng)未摻雜的InGaN層(阱層)。所述InGaN層的厚度為4nrn。所述InGaN阱層的生長(zhǎng)速度為3.6nm/分鐘。所述InGaN阱層的In組成為0.20。在生長(zhǎng)InGaN阱層之后，在將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從745'C升至850。C的同時(shí)，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(24.4nmol/分鐘)和NH3(6slm)以生長(zhǎng)GaN保護(hù)層。所述GaN保護(hù)層的厚度為1.1nm。所述GaN保護(hù)層的平均生長(zhǎng)速度為1.1nm/分鐘。在生長(zhǎng)GaN保護(hù)層之后，在將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從85(TC升至87(TC的同時(shí)，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(24.4nmol/分鐘)和NH3(6slm)以生長(zhǎng)GaN阻擋層。所述GaN阻擋層的厚度為13.9nm。所述GaN阻擋層的平均生長(zhǎng)速度為6.7nm/分鐘。重復(fù)生長(zhǎng)InGaN阱層、GaN保護(hù)層和GaN阻擋層形成有源層。然后，按實(shí)施例l沉積p型氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域。類似于實(shí)施例1，單獨(dú)地由GaN晶片準(zhǔn)備藍(lán)寶石(0001)襯底。在適當(dāng)?shù)闹圃鞐l件下，在藍(lán)寶石襯底上形成與使用GaN晶片的外延晶片的結(jié)構(gòu)相同的堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。下面將描述使用藍(lán)寶石襯底制造外延晶片的主要條件。在將藍(lán)寶石襯底放入生長(zhǎng)爐內(nèi)之后，在氫氣氛中進(jìn)行熱處理。所述熱處理溫度為IIO(TC。所述熱處理時(shí)間為約10分鐘。在熱處理之后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(49^mol/分鐘)和NH3(5slm)以在50(TC下在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)未慘雜的GaN層。然后，向生長(zhǎng)爐內(nèi)供應(yīng)TMG(243.8nmol/分鐘)、NH3(5.0slm)和SiH4以在950。C下在未摻雜的GaN層上生長(zhǎng)n型GaN層。所述n型GaN層的厚度為5000nm。所述n型GaN層的生長(zhǎng)速度為129.6nm/分鐘。在760。C下生長(zhǎng)阱層。其它制造條件與GaN襯底的條件相同。使用GaN晶片的外延晶片和使用藍(lán)寶石襯底的外延晶片具有相同的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵诟鱾€(gè)阱層上布置了保護(hù)層。然而，這些外延晶片的阱層相互不同，因?yàn)槭褂肎aN晶片的外延晶片的各個(gè)阱層具有半極性面(斜角為75°)，而使用藍(lán)寶石襯底的外延晶片的各個(gè)阱層具有c面表面。測(cè)量了這些外延晶片的光致發(fā)光(PL)光譜。圖16顯示了在代表性條件下制造的發(fā)光器件的PL光譜PL6和PL7。下面顯示這些PL光譜和阱層的形成條件。<table>tableseeoriginaldocumentpage44</column></row><table>在該實(shí)施例的生長(zhǎng)方法中，PL1和PL6之間的比較表明，隨著溫度升高，保護(hù)層的厚度增大提高了保護(hù)效果。參考圖16，PL6的半高全寬小于PL7。PL6的PL光譜的形狀比PL7陡峭。此外，PL6的PL強(qiáng)度增大。參考圖16，PL6和PL7之間的比較表明，構(gòu)成布置在c面上的阱層的半導(dǎo)體晶體發(fā)生分解，從而增大了PL光譜的半高全寬。相反，與布置在c面上的阱層相比，構(gòu)成布置在具有75°斜角的GaN晶片上的阱層的半導(dǎo)體晶體不易分解并展示了令人滿意的發(fā)光性能。在升溫的同時(shí)生長(zhǎng)阻擋層，由此縮短了外延生長(zhǎng)所需要的時(shí)間且抑制了構(gòu)成阱層的半導(dǎo)體晶體的分解。部分阻擋層在等于或低于溫度TV的溫度下生長(zhǎng)，導(dǎo)致構(gòu)成布置在c面襯底上的量子阱結(jié)構(gòu)的晶體的不令人滿意的品質(zhì)，因而降低了發(fā)光性能。此外，使用半極性面降低了壓電場(chǎng)的效果。圖17顯示了銦組成對(duì)斜角的依賴性。樣品斜角(°)銦組成(％)Pl434.3P26222.7P37519.6P49023.1在具有相對(duì)于c面傾斜的主面的GaN晶片中，銦組成隨斜角而變化。根據(jù)本發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)，50。以上且小于80。的斜角導(dǎo)致大的銦組成。因而，即使當(dāng)將InGaN阱層暴露在高溫下時(shí)，構(gòu)成阱層的半導(dǎo)體晶體也不易分解。在NH3氣氛中外延生長(zhǎng)期間在頂面上，NHx好像與III族原子結(jié)合。在c面上，NHx僅與單一III族原子結(jié)合；因此，在c面上生長(zhǎng)的InGaN的熱分解易于發(fā)生。相反，在半極性面上，NHx能夠與兩個(gè)以上的III族原子結(jié)合。此外，與兩個(gè)以上III族原子結(jié)合的NHx的比例明顯高于在c面上。因而，在半極性面上，構(gòu)成元素之間的結(jié)合強(qiáng)度高；因此，與在c面上生長(zhǎng)的InGaN相比，在半極性面上生長(zhǎng)的InGaN的熱分解不易發(fā)生。因此，在半極性面上生長(zhǎng)的InGaN阱層的表面與在c面上生長(zhǎng)的InGaN阱層的表面不同。在與大于50°且小于80°的斜角相對(duì)應(yīng)的半極性面如(20-21)面上，各個(gè)平臺(tái)的寬度小。因而，當(dāng)在所述平臺(tái)上摻入In時(shí)，銦未明顯遷移。因此，即使將生長(zhǎng)中斷時(shí)，In原子也傾向于保持在沉積時(shí)In原子被吸收的位置處。因此，阱層的分解不易發(fā)生。關(guān)于能夠使用的物質(zhì)，阱層/保護(hù)層/阻擋層的組合的實(shí)例包括InGaN/InGaN/GaN、InGaN/GaN/InGaN和InGaN/InGaN/InGaN。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案，已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的原理進(jìn)行了說明和描述。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，能夠完成排列和細(xì)節(jié)的變化而不會(huì)違背本發(fā)明的原理。本發(fā)明不限于那些實(shí)施方案中所描述的具體構(gòu)造。因而，本發(fā)明涵蓋了權(quán)利要求書和其主旨范圍內(nèi)的各種修改和變化。權(quán)利要求1.一種制造氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件的方法，包括如下步驟在將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度保持為阱層生長(zhǎng)溫度的同時(shí)，在具有半極性主面的氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域上生長(zhǎng)阱層，所述阱層構(gòu)成有源層的一部分；在所述阱層的生長(zhǎng)完成之后立即生長(zhǎng)保護(hù)層，所述保護(hù)層覆蓋所述阱層的主面；以及在生長(zhǎng)所述保護(hù)層之后于阻擋層生長(zhǎng)溫度下在所述保護(hù)層的主面上生長(zhǎng)阻擋層，所述阻擋層構(gòu)成所述有源層的一部分，其中所述保護(hù)層的厚度小于所述阻擋層的厚度，所述阻擋層生長(zhǎng)溫度等于或高于第一溫度，所述第一溫度高于所述阱層生長(zhǎng)溫度，當(dāng)所述生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度達(dá)到所述第一溫度時(shí)，開始所述阻擋層的生長(zhǎng)，所述保護(hù)層的生長(zhǎng)溫度等于或高于所述阱層生長(zhǎng)溫度且低于所述第一溫度，所述阱層由含銦的氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成，所述阻擋層由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成，所述氮化物半導(dǎo)體的帶隙能量比所述阱層的帶隙能量高，所述保護(hù)層由氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成，所述氮化鎵基半導(dǎo)體的帶隙能量比所述阱層的帶隙能量高，所述阱層的主面具有半極性面，所述保護(hù)層的主面具有半極性面，以及所述阻擋層的主面具有半極性面。2.如權(quán)利要求l所述的方法，還包括如下步驟在生長(zhǎng)所述保護(hù)層之后，在不實(shí)施生長(zhǎng)操作的情況下將所述生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從所述阱層生長(zhǎng)溫度升至所述第一溫度，其中在所述生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度開始變化之前，在與所述阱層生長(zhǎng)溫度相同的溫度下生長(zhǎng)所述保護(hù)層。3.如權(quán)利要求l所述的方法，其中在將所述生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從所述阱層生長(zhǎng)溫度升高的同時(shí)，生長(zhǎng)所述保護(hù)層。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中在將所述生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從所述阱層生長(zhǎng)溫度變化至所述第一溫度的期間內(nèi)生長(zhǎng)所述保護(hù)層，以及在生長(zhǎng)所述保護(hù)層之后立即生長(zhǎng)所述阻擋層。5.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括如下步驟在不生長(zhǎng)氮化鎵基半導(dǎo)體的情況下生長(zhǎng)所述保護(hù)層之后，將所述生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從第二溫度升至所述第一溫度，所述第二溫度低于所述阻擋層生長(zhǎng)溫度，其中在將所述生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度從所述阱層生長(zhǎng)溫度升至所述第二溫度的期間中的至少一部分期間內(nèi)生長(zhǎng)所述保護(hù)層，以及從所述阱層生長(zhǎng)溫度至所述第二溫度的平均升溫速度高于從所述第二溫度至所述第一溫度的平均升溫速度。6.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述阻擋層的生長(zhǎng)溫度保持恒定。7.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中在將溫度從所述第一溫度變化至高于所述第一溫度的第三溫度的同時(shí)，生長(zhǎng)至少一部分所述阻擋層。8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中從所述阱層生長(zhǎng)溫度至所述第一溫度的平均升溫速度高于從所述第一溫度至所述第三溫度的平均升溫速度。9.如權(quán)利要求l或2所述的方法，其中用于生長(zhǎng)所述保護(hù)層的鎵源的供給量小于用于生長(zhǎng)所述阻擋層的鎵源的供給量。10.如權(quán)利要求1或2所述的方法，還包括如下步驟準(zhǔn)備由六方晶系半導(dǎo)體InsAlTGai.S.TN構(gòu)成的襯底，其中0SS《1，0ST化且0SS+T《1，其中所述襯底的主面相對(duì)于所述六方晶系半導(dǎo)體的{0001}或{000-1}面以10。85。的角度傾斜。11.如權(quán)利要求IO所述的方法，還包括如下步驟在所述襯底上形成半導(dǎo)體之前，對(duì)所述襯底的主面進(jìn)行熱處理以在所述襯底上形成改性主面，其中在含氨和氫的氣氛中進(jìn)行所述熱處理，以及在所述襯底的所述改性主面上提供氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域。12.如權(quán)利要求IO所述的方法，還包括如下步驟在所述襯底上外延生長(zhǎng)第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域，其中所述第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的主面相對(duì)于所述氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的{0001}或{000-1}面以大于50°且小于80。的角度傾13.如權(quán)利要求IO所述的方法，其中所述襯底包括多個(gè)第一區(qū)域和多個(gè)第二區(qū)域，在所述第一區(qū)域中，朝著c軸方向延伸的貫穿位錯(cuò)的密度高于第一貫穿位錯(cuò)密度，在所述第二區(qū)域中，朝著c軸方向延伸的貫穿位錯(cuò)的密度低于所述第一貫穿位錯(cuò)密度，所述第一區(qū)域和第二區(qū)域交替布置，以及所述第一區(qū)域和第二區(qū)域在所述襯底的所述主面上露出。14.如權(quán)利要求IO所述的方法，其中各個(gè)所述第二區(qū)域的貫穿位錯(cuò)密度小于lx107cm—2。15.如權(quán)利要求IO所述的方法，其中所述襯底由GaN構(gòu)成。16.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的主面朝著所述氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的a軸方向傾斜。17.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的主面朝著所述氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的m軸方向傾斜。18.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的主面朝著所述氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域的<12-30>軸方向傾斜。19.一種制造用于氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件的外延晶片的方法，包括如下步驟準(zhǔn)備由六方晶系半導(dǎo)體InsAlTGai—S-TN構(gòu)成且具有半極性主面的襯底，其中0《S《1,0STS1，且0SS+T《1;在所述襯底的主面上形成氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域，所述氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域具有半極性主面；在將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度保持為阱層生長(zhǎng)溫度的同時(shí)在所述氮化鎵基半導(dǎo)體區(qū)域上生長(zhǎng)阱層，所述阱層構(gòu)成有源層的一部分；生長(zhǎng)保護(hù)層，所述保護(hù)層覆蓋所述阱層的主面；以及在生長(zhǎng)所述保護(hù)層之后于阻擋層生長(zhǎng)溫度下在所述保護(hù)層的主面上生長(zhǎng)阻擋層，所述阻擋層構(gòu)成所述有源層的一部分，其中所述保護(hù)層的厚度小于所述阻擋層的厚度，所述阻擋層生長(zhǎng)溫度等于或高于第一溫度，所述第一溫度高于所述阱層生長(zhǎng)溫度，當(dāng)所述生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度達(dá)到所述第一溫度時(shí)，開始所述阻擋層的生長(zhǎng)，所述保護(hù)層的生長(zhǎng)溫度等于或高于所述阱層生長(zhǎng)溫度且低于所述第一溫度，所述阱層由含銦的氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成，所述阻擋層由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成，所述氮化物半導(dǎo)體的帶隙能量高于所述阱層的帶隙能量，所述保護(hù)層由氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成，所述氮化鎵基半導(dǎo)體的帶隙能量高于所述阱層的帶隙能量，所述阱層的主面具有半極性面，所述保護(hù)層的主面具有半極性面，以及所述阻擋層的主面具有半極性面。20.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括如下步驟在所述襯底上形成半導(dǎo)體之前，對(duì)所述襯底的主面進(jìn)行熱處理以在所述襯底上形成改性主面，其中在含氨和氫的氣氛中進(jìn)行所述熱處理，以及所述襯底的所述主面相對(duì)于所述六方晶系半導(dǎo)體的{0001}或{000-1}面以大于50°且小于80。的角度傾斜。全文摘要本發(fā)明涉及制造氮化物半導(dǎo)體光學(xué)器件和外延晶片的方法。其中，在步驟S106中，在將生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度保持為T_W的同時(shí)，在時(shí)刻t4和t5之間在半極性主面上生長(zhǎng)In_XGa_1-XN阱層。在步驟S107中，在所述阱層的生長(zhǎng)完成之后，立即在溫度T_W下開始生長(zhǎng)保護(hù)層以覆蓋所述阱層的主面。所述保護(hù)層由氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成，所述氮化鎵基半導(dǎo)體的帶隙能量大于所述阱層的帶隙能量且等于或小于阻擋層的帶隙能量。在步驟S108中，在生長(zhǎng)所述阻擋層之前，將所述爐子的溫度由溫度T_W變化至T_B。在將所述爐子的溫度保持為溫度T_B的同時(shí)，在時(shí)刻t8和t9之間在所述保護(hù)層上生長(zhǎng)由氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成的阻擋層。文檔編號(hào)H01L33/00GK101661986SQ200910170459公開日2010年3月3日申請(qǐng)日期2009年8月26日優(yōu)先權(quán)日2008年8月26日發(fā)明者上野昌紀(jì),中村孝夫,京野孝史,住友隆道,善積祐介,鹽谷陽平,秋田勝史申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社