專利名稱：氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片及其制造方法、氮化物半導(dǎo)體元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于形成氮化物半導(dǎo)體元件的晶片(以下簡(jiǎn)單記為“晶片”)、晶片的制造方法、用晶片制作的氮化物半導(dǎo)體元件及氮化物半導(dǎo)體元件的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，白色發(fā)光裝置應(yīng)用于大型液晶電視的背光源、照明用光源等，該白色發(fā)光裝置利用將氮化物半導(dǎo)體元件作為發(fā)光元件的藍(lán)色發(fā)光元件和熒光體。在這種大型液晶電視、照明等產(chǎn)品中一次使用大量的白色發(fā)光裝置，因此，對(duì)這些產(chǎn)品所使用的藍(lán)色發(fā)光元件要求能夠廉價(jià)且大量地生產(chǎn)。通常，在基板的上表面上層疊氮化物半導(dǎo)體層來制作晶片，并且將該晶片分割為 任意芯片尺寸而形成氮化物半導(dǎo)體元件。目前，由于在基板的制造上存在困難等，因此一直都使用I 2英寸左右尺寸的基板。但是，最近通過技術(shù)革新，已經(jīng)能夠定量地供給3英寸以上尺寸的基板。如果使用4英寸以上大直徑的基板制作晶片，則一次能夠制作出大量的氮化物半導(dǎo)體元件，因此能夠謀求降低氮化物半導(dǎo)體元件的制造成本。于是，強(qiáng)烈要求使用4英寸以上大直徑的基板制作晶片。另外，由于材料成本等原因，多數(shù)情況下使用由不同于氮化物半導(dǎo)體材料的材料(例如藍(lán)寶石、SiC等)構(gòu)成的基板。因此，基板材料的晶格常數(shù)與氮化物半導(dǎo)體層材料的晶格常數(shù)不同，并且基板材料的熱膨脹系數(shù)與氮化物半導(dǎo)體層材料的熱膨脹系數(shù)也不同。所以，如果這種基板上使氮化物半導(dǎo)體層結(jié)晶生長(zhǎng)，則在晶片整體上產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力。由于該內(nèi)部應(yīng)力的產(chǎn)生，導(dǎo)致存在晶片翹曲或者晶片自身開裂的問題?；宓某叽缭酱螅搯栴}越明顯，該問題是氮化物半導(dǎo)體元件制造成品率下降的原因之一。即，如果使用4英寸以上大直徑的基板制作晶片，則在制作過程中導(dǎo)致使晶片發(fā)生翹曲和開裂中的至少一種可能性變高。因此，正在研究抑制上述問題發(fā)生的方法。例如，在日本特開2005-116785號(hào)公報(bào)中記載，作為基板使用了藍(lán)寶石基板，該藍(lán)寶石基板將作為氮化物半導(dǎo)體層的GaN層或者AlN層預(yù)先沉積在基板背面上。具體而言，首先，在藍(lán)寶石基板的背面上沉積GaN層或者AlN層；接著，在藍(lán)寶石基板的表面上，通過金屬有機(jī)物氣相外延法(MOVPE :metal_organic vapor phase epitaxy)沉積2iim左右的GaN層之后，使Al為10% 30%、厚度為30nm左右的AlGaN層生長(zhǎng)。由此，能夠?qū)⑺{(lán)寶石基板的翹曲量降低至5 y m左右。但是，在日本特開2005-116785號(hào)公報(bào)所記載的方法中，根據(jù)基板材料的晶格常數(shù)和氮化物半導(dǎo)體層材料的晶格常數(shù)的大小關(guān)系，或者根據(jù)基板材料的熱膨脹系數(shù)和氮化物半導(dǎo)體層材料的熱膨脹系數(shù)的大小關(guān)系，確定形成在基板背面上的膜的材料。而且，在向基板表面沉積氮化物半導(dǎo)體層的工序之前，需要向基板背面沉積氮化物半導(dǎo)體層的工序。因此，晶片的制造工序變得復(fù)雜。由于這些原因，日本特開2005-116785號(hào)公報(bào)所記載的方法是不實(shí)用的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題點(diǎn)而提出的，其提供晶片、晶片的制造方法、氮化物半導(dǎo)體元件及氮化物半導(dǎo)體元件的制造方法，目的在于能夠使晶片的制造工序不復(fù)雜且不出現(xiàn)開裂，從而能夠大幅度地改善晶片及氮化物半導(dǎo)體元件的制造成品率。本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片具有基板、設(shè)置在基板上的基底層、設(shè)置在基底層上的第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層、設(shè)置在第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層上的有源層、設(shè)置在有源層上的第二導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層?；逵膳c氮化物半導(dǎo)體材料不同的材料構(gòu)成。基底層和第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層中的至少一層的膜厚在基板的中央側(cè)和基板的周邊側(cè)不同?；讓雍偷谝粚?dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層中至少一方的膜厚可以從基板的周邊側(cè)向該基板的中央側(cè)逐漸增大，也可以從基板的周邊側(cè)向該基板的中央側(cè)逐漸減小。當(dāng)基底層的膜厚在基板的中央側(cè)和基板的周邊側(cè)不同時(shí)，優(yōu)選使基底層的平均膜 厚在9 i! m以下。此時(shí)，優(yōu)選使基底層的膜厚最大值與基底層的膜厚最小值的差在0. 8 i! m以下。優(yōu)選使基板的直徑在4英寸以上。本發(fā)明也涉及用本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片制造的氮化物半導(dǎo)體元件。本發(fā)明也涉及氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片的制造方法。該制造方法具有在基板上形成基底層的工序，在基底層上形成第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層的工序，在第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層上形成有源層的工序，在有源層上形成第二導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層的工序。作為基板，使用由與氮化物半導(dǎo)體材料不同的材料制成的基板，將基底層和第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層中至少一方形成為膜厚在基板的中央側(cè)和該基板的周邊側(cè)不同。也可以將基底層和第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層中至少一方形成為膜厚從基板的周邊側(cè)趨于該基板的中央側(cè)逐漸增大。在形成基底層的工序中，優(yōu)選使用原料氣體和載體氣體形成基底層。形成基底層的載體氣體的流量或者原料氣體的濃度只要使膜厚在基板的中央側(cè)和該基板的周邊側(cè)不同即可。在形成基底層的工序中，優(yōu)選將基底層形成為膜厚在基板的中央側(cè)和該基板的周邊側(cè)不同，并且優(yōu)選使基底層的平均膜厚在9 以下。此時(shí)，優(yōu)選使基底層的膜厚最大值和其膜厚最小值的差在0. 8 y m以下。優(yōu)選用直徑在4英寸以上的基板制造氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片。本發(fā)明也涉及用本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片制造氮化物半導(dǎo)體元件的方法。該制造方法具有分別除去第二導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層和有源層的一部分以使第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層的一部分露出的工序；在第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層的露出的表面上形成第一導(dǎo)電側(cè)的外接連接用電極，在第二導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層上形成第二導(dǎo)電側(cè)的外部連接用電極的工序；對(duì)形成有基底層、第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層、有源層及第二導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層的基板進(jìn)行單片化的工序。關(guān)于本發(fā)明的上述的及其他的目的、特征、狀況及優(yōu)點(diǎn)，可以通過下面基于附圖所理解的對(duì)于本發(fā)明的詳細(xì)說明清楚地理解。


圖I是本發(fā)明一實(shí)施方式的晶片的示意剖面圖；圖2是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的基底層的一例的剖面圖；圖3是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的基底層的另一例的剖面圖；圖4是本發(fā)明一實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體元件的示意剖面圖；
圖5是本發(fā)明一實(shí)施方式的光學(xué)裝置的示意剖面圖。
具體實(shí)施例方式下面，作為氮化物半導(dǎo)體元件以由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的發(fā)光二極管元件(以下簡(jiǎn)單記為“發(fā)光二極管元件”)為例，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。在第一實(shí)施方式中，說明用于形成發(fā)光二極管元件的晶片的結(jié)構(gòu)及晶片的制造方法。在第二實(shí)施方式中，說明發(fā)光二極管元件的結(jié)構(gòu)、發(fā)光二極管元件的制造方法、具有發(fā)光二極管元件的發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)及發(fā)光裝置的制造方法。需要說明的是，在下面將“第一導(dǎo)電型”和“第二導(dǎo)電型”分別設(shè)為“n型”和“p型”，但也可以將“第一導(dǎo)電型”和“第二導(dǎo)電型”分別設(shè)為“p型”和“n型”。而且，在本發(fā)明的附圖中，用相同的標(biāo)記表示相同的部分或者相當(dāng)?shù)牟糠?。另外，為了使圖示更加明了和簡(jiǎn)化，對(duì)長(zhǎng)度、寬度、厚度、深度等的尺寸關(guān)系進(jìn)行了適當(dāng)?shù)淖兏?，并不表示?shí)際的尺寸關(guān)系。此外，本發(fā)明不限定于下面所示的實(shí)施方式。<第一實(shí)施方式>圖I是第一實(shí)施方式的晶片20的示意剖面圖，圖2是表示本實(shí)施方式的基底層3的一例的剖面圖，圖3是表示本實(shí)施方式的基底層3的另一例的剖面圖。在本實(shí)施方式中，如圖2和圖3所示，基底層3的膜厚在基板I的中央側(cè)和基板I的周邊側(cè)不同。(晶片20的結(jié)構(gòu))本實(shí)施方式的晶片20具有基板I、與基板I的上表面相接而設(shè)置并由含有鋁的氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的中間層2、與中間層2的上表面相接而設(shè)置并由氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的基底層3、與基底層3的上表面相接而設(shè)置并由n型氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的n型接觸層4、與n型接觸層4的上表面相接而設(shè)置并由n型氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的n型包覆層5、與n型包覆層5的上表面相接而設(shè)置并由氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的有源層6、與有源層6的上表面相接而設(shè)置并由p型氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的p型包覆層7、與p型包覆層7的上表面相接而設(shè)置并由p型氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的P型接觸層8。(基板I的結(jié)構(gòu))基板I由與氮化物半導(dǎo)體材料不同的材料構(gòu)成，例如基板I能夠使用如下材料具有a面、c面、m面、r面等露出面的藍(lán)寶石(Al2O3)單晶，尖晶石(MgAl2O4)單晶，ZnO單晶，LiAlO2單晶，LiGaO2單晶，MgO單晶，Si單晶，SiC單晶，GaAs單晶，AlN單晶，GaN單晶，ZrB2等砸化物單晶，等等。對(duì)于基板I的生長(zhǎng)面的晶面取向沒有特別的限定，基板I能夠適當(dāng)?shù)厥褂脹]有傾角的基板(^ O卜基板)或者具有傾角(才7角)的基板等。其中，優(yōu)選基板I的生長(zhǎng)面的晶面取向?yàn)樗{(lán)寶石基板的C面。由此，能夠形成由晶粒一致的柱狀晶的集合體構(gòu)成的中間層2，所以能夠形成結(jié)晶性優(yōu)異的中間層2。不僅如此，基板I的生長(zhǎng)面的直徑越大，如IOOmm(4英寸)、125mm(5英寸)、150mm(6英寸)，則越能夠顯著地表現(xiàn)出提高構(gòu)成中間層2的晶粒粒徑的均一性的效果。(中間層2的構(gòu)成)作為中間層2，例如能夠使用由分子式AlxtlGaytlN (0彡xO彡1，0彡y0彡1，x0+y0幸0)所表示的氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的氮化物半導(dǎo)體層。其中，中間層2優(yōu)選為AlN層。由此，由于中間層2沿著基板I的生長(zhǎng)面的法線方向延伸而形成，所以能夠得到由晶粒 一致的柱狀晶的集合體構(gòu)成的中間層2。優(yōu)選中間層2的厚度在5nm以上IOOnm以下。當(dāng)中間層2的厚度不足5nm時(shí)，中間層2可能不能充分發(fā)揮作為緩沖層的功能。而中間層2的厚度超過IOOnm時(shí)，則可能未使中間層2作為緩沖層的功能提高反而延長(zhǎng)了中間層2的形成時(shí)間。而且，從在面內(nèi)均勻地發(fā)揮作為緩沖層的功能的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選中間層2的厚度進(jìn)一步在IOnm以上50nm以下。(基底層3的結(jié)構(gòu))作為基底層3，例如能夠使用由分子式AlxlGaylInzlN(0 ^ xl ^ 1,0彡yl彡1，0 < zl < l,xl+yl+zl幸0)所表示的III族氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的氮化物半導(dǎo)體層，其中，優(yōu)選使基底層3含有III族兀素的Ga。由此，即使在中間層2中存在位錯(cuò)等晶體缺陷，也能夠不延續(xù)中間層2中的位錯(cuò)而形成基底層3。詳細(xì)而言，如果能夠在中間層2和基底層3的界面附近使位錯(cuò)呈環(huán)狀(或者形成位錯(cuò)環(huán))，則能夠不延續(xù)中間層2中的位錯(cuò)而形成基底層3。另外，在基底層3由含有Ga的III族氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的情況下，位錯(cuò)在中間層2和基底層3的界面附近容易呈環(huán)狀。因此，通過使用由含有Ga的III族氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的基底層3，能夠在中間層2和基底層3的界面附近使位錯(cuò)呈環(huán)狀而封閉，從而抑制位錯(cuò)從中間層2延續(xù)到基底層3。特別是在基底層3由分子式AlxlGaylN(0 ^ xl ^ I,O^yl ^ I)所表示的III族氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的情況下，進(jìn)而在基底層3由GaN構(gòu)成的情況下，因?yàn)槟軌蛟谥虚g層2和基底層3的界面附近使位錯(cuò)呈環(huán)狀而封閉，所以能夠得到位錯(cuò)密度小且結(jié)晶性良好的基底層3。對(duì)于基底層3，優(yōu)選在IXlO17cnT3以上IXlO19cnT3以下的范圍內(nèi)摻雜n型摻雜劑。作為n型摻雜劑，能夠使用例如硅、鍺、錫等，其中優(yōu)選使用硅和鍺中的至少一種元素。但是，從維持基底層3的良好結(jié)晶性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選基底層3為非摻雜層。在考慮了基板I材料的晶格常數(shù)和氮化物半導(dǎo)體材料(例如構(gòu)成基底層3的材料)的晶格常數(shù)的大小關(guān)系，以及基板I材料的熱膨脹系數(shù)和氮化物半導(dǎo)體材料(例如構(gòu)成基底層3的材料)的熱膨脹系數(shù)的大小關(guān)系中的至少一種關(guān)系的基礎(chǔ)上，將基底層3形成為其膜厚在基板I的中央側(cè)和該基板I的周邊側(cè)不同。由此，能夠通過基底層3的膜厚分布引起的晶片20的翹曲來消除晶格常數(shù)之差和熱膨脹系數(shù)之差中的至少一種差引起的晶格20的至少一部分翅曲。由此，因?yàn)槟軌蛟谥圃熘袦p少晶片20的翅曲，所以能夠在制造中防止晶片20的開裂。而且，因?yàn)橹煌ㄟ^改變基底層3的膜厚分布就能夠在制造中減少晶片20的翹曲，所以不需要將氮化物半導(dǎo)體層等沉積在基板I的下表面上。通過上述說明，能夠不使制造工序復(fù)雜化且在制造中防止晶片20開裂。例如，考慮基板I材料的熱膨脹系數(shù)大于氮化物半導(dǎo)體材料的熱膨脹系數(shù)的情況。在該情況下，在形成基底層3后進(jìn)行降溫時(shí)，基板I的收縮量大于基底層3的收縮量。由此，制造過程中的晶片因熱膨脹系數(shù)之差而向圖I的上側(cè)凸出地變形。但是，如圖2所不，如果使基底層3形成為其厚度從基板I的周邊側(cè)向基板I的中央側(cè)逐漸增大，則在上述降溫時(shí)，基底層3在基板I中央側(cè)的收縮量大于基底層3在基板I周邊側(cè)的收縮量。所以，在基底層3中沿著圖2所示的箭頭方向產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力。由此，制造過程中的晶片因基底層3的膜厚分布而向圖I的下側(cè)凸出地變形?？偨Y(jié)以上說明為如下制造過程中的晶片在上述降溫時(shí)，由于熱膨脹系數(shù)之差而向圖I的上側(cè)凸出地 變形；而另一方面，由于基底層3的膜厚之差而向下側(cè)凸出地變形，所以，能夠通過基底層3的膜厚分布引起的晶片20的翹曲來消除熱膨脹系數(shù)之差引起的晶片20的至少一部分翹曲。因此，能夠減少晶片20的翹曲，從而能夠防止晶片20的開裂。該情況在基板I材料的晶格常數(shù)小于氮化物半導(dǎo)體材料的晶格常數(shù)的場(chǎng)合也是如此。而且，即使在將基底層3形成為其厚度從基板I周邊側(cè)向基板I中央側(cè)階段性地增大的情況下，也能夠得到同樣的效果。需要說明的是，在基板I材料的熱膨脹系數(shù)大于氮化物半導(dǎo)體材料的熱膨脹系數(shù)的情況下，或者在基板I材料的晶格常數(shù)小于氮化物半導(dǎo)體材料的晶格常數(shù)的情況下，不僅使基底層3，還可以使后述的n型接觸層4形成為其厚度從基板I周邊側(cè)向基板I中央側(cè)逐漸增大。由此，不僅通過基底層3的膜厚分布引起的晶片20的翹曲，而且還通過n型接觸層4的膜厚分布引起的晶片20的翹曲，來消除熱膨脹系數(shù)之差引起的晶片20的至少一部分翹曲。所以，除了基底層3外，如果也使n型接觸層4形成為其厚度從基板I周邊側(cè)向基板I中央側(cè)逐漸增大，則進(jìn)一步減少晶片20的翹曲，所以能夠進(jìn)一步防止晶片20的開裂。而且，即使僅使后述的n型接觸層4形成為其厚度從基板I周邊側(cè)向基板I中央側(cè)逐漸增大，也能夠通過n型接觸層4的膜厚分布引起的晶片20的翹曲來消除熱膨脹系數(shù)之差引起的晶片20的至少一部分翹曲，所以能夠減少晶片20的翹曲，從而能夠防止晶片20的開裂。另一方面，在基板I材料的熱膨脹系數(shù)小于氮化物半導(dǎo)體材料的熱膨脹系數(shù)的情況下，制造過程中的晶片在形成基底層3后進(jìn)行降溫時(shí)，由于熱膨脹系數(shù)之差而向圖I的下側(cè)凸出地變形。因此，如圖3所示，只要將基底層3形成為其厚度從基板I周邊側(cè)向基板I中央側(cè)逐漸減薄即可。由此，在上述降溫時(shí)，基底層3中沿著圖3所示的箭頭方向產(chǎn)生內(nèi)部壓力，所以制造過程中的晶片由于基底層3的膜厚分布而試圖向圖I的上側(cè)凸出地變形。因此，能夠通過基底層3的膜厚分布引起的晶片20的翹曲來消除熱膨脹系數(shù)之差引起的晶片20的至少一部分翹曲。這樣，因?yàn)槟軌驕p少晶片20的翹曲，所以能夠防止晶片20的開裂。該情況在基板I材料的晶格常數(shù)大于氮化物半導(dǎo)體材料的晶格常數(shù)的場(chǎng)合也是如此。而且，即使在將基底層3形成為其厚度從基板I周邊側(cè)向基板I中央側(cè)階段性減薄的情況下，也能夠獲得同樣的效果。需要說明的是，在基板I材料的熱膨脹系數(shù)小于氮化物半導(dǎo)體材料的熱膨脹系數(shù)的情況下，或者基板I材料的晶格常數(shù)大于氮化物半導(dǎo)體材料的晶格常數(shù)的情況下，不僅使基底層3，還可以使后述的n型接觸層4形成為其厚度從基板I周邊側(cè)向基板I中央側(cè)減薄。由此，不僅通過基底層3的膜厚分布引起的晶片20的翹曲，而且還通過n型接觸層4的膜厚分布引起的晶片20的翹曲，來消除熱膨脹系數(shù)之差引起的晶片20的至少一部分翹曲。因此，除了基底層3外，如果也使n型接觸層4形成為其厚度從基板I周邊側(cè)向基板I中央側(cè)減薄，則能夠進(jìn)一步減少晶片20的翅曲，所以能夠進(jìn)一步防止晶片20的開裂。而且，即使僅使后述的n型接觸層4形成為其厚度從基板I周邊側(cè)向基板I中央側(cè)逐漸減薄，也能夠通過n型接觸層4的膜厚分布引起的晶片20的翹曲來消除熱膨脹系數(shù)之差引起的晶片20的至少一部分翹曲，因此能夠減少晶片20的翹曲，從而能夠防止晶片20的開裂?；錓的直徑越大，熱膨脹系數(shù)之差和晶格常數(shù)之差中的至少一種差引起的晶片20的翹曲越顯著。因此，本實(shí)施方式的晶片20在基板I的直徑較大的情況下，例如在基板I的直徑為4英寸以上的情況下是有效的。優(yōu)選使基底層3的平均膜厚在9 u m以下，進(jìn)而優(yōu)選在以上以下。需要說明的是，基底層3的平均膜厚根據(jù)使用干涉膜厚儀的映射測(cè)量等方法進(jìn)行測(cè)量?；讓?的膜厚最大值與基底層3的膜厚最小值之差(以下記為“基底層3的膜厚差”)優(yōu)選在0. 2 ii m以上0. 8 ii m以下。如果基底層3的膜厚差不足0. 2 y m，則基底層3 的膜厚差引起的晶片的翹曲過小，所以難以通過基底層3的膜厚差引起的晶片的翹曲來消除熱膨脹系數(shù)之差或者晶格常數(shù)之差引起的晶片的翹曲。因此，有時(shí)不能減少晶片的翹曲。相反，如果基底層3的膜厚差超過0. 8 y m，則基底層3的膜厚差引起的晶片的翹曲過大，所以基底層3的膜厚差引起的晶片的翹曲有時(shí)強(qiáng)于熱膨脹系數(shù)之差或者晶格常數(shù)之差引起的晶片的翹曲。因此，晶片的翹曲有時(shí)反而增大。如果基底層3的平均膜厚在9iim以下,優(yōu)選在4. 5iim以上7. 5 y m以下的情況下，只要將基底層3的膜厚差設(shè)定在0.3pm以上O.Sym以下即可。如果基底層3的膜厚差不足0.3i!m，則如上所述，有時(shí)不能夠減少晶片的翹曲。相反，如果基底層3的膜厚差超過0. 8 y m，則如上所述，晶片的翹曲有時(shí)反而增大。因此，優(yōu)選使基底層3的膜厚差的上限在0.8iim以下。(n型接觸層4的結(jié)構(gòu))作為n型接觸層4，例如可以使用在由分子式Alx2Gay2Inz2N (0彡x2彡I，0彡y2彡I，0 < z2 < I, x2+y2+z2幸0)所表示的III族氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的氮化物半導(dǎo)體層中摻雜n型摻雜劑的層等，其中，優(yōu)選n型接觸層4為在分子式Alx2Gah2N(0 ^ x2 ^ 1，優(yōu)選0 ^ x2 ^ 0. 5，更優(yōu)選0 < x2 < 0. I)所表示的III族氮化物半導(dǎo)體層中摻雜了 n型摻雜劑(例如硅)的氮化物半導(dǎo)體層。而且，從維持n型接觸層4和n側(cè)電極11的良好的歐姆接觸、抑制n型接觸層4產(chǎn)生裂紋以及維持n型接觸層4的良好結(jié)晶性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選n型摻雜劑在n型接觸層4中的摻雜濃度在5 X IO17CnT3以上5 X 1019cm_3以下的范圍內(nèi)。從維持基底層3和n型接觸層4的良好結(jié)晶性的觀點(diǎn)出發(fā)，基底層3和n型接觸層4的厚度總計(jì)優(yōu)選為4 ii m以上20 ii m以下，更優(yōu)選為4 y m以上15 y m以下，進(jìn)而優(yōu)選為6 u m以上15 ii m以下。如果基底層3和n型接觸層4的厚度總計(jì)不足4 y m,則可能會(huì)使這些層的結(jié)晶性惡化，并且可能在這些層的表面產(chǎn)生凹坑(PU)。另一方面，如果基底層3和n型接觸層4的厚度總計(jì)超過15 ym，則晶片的翹曲增大，可能導(dǎo)致發(fā)光二極管元件的成品率降低。如果基底層3和n型接觸層4的厚度總計(jì)在4 y m以上15 y m以下，特別是其總計(jì)在6 y m以上15 y m以下，則能夠使這些層的結(jié)晶性保持為良好，并且能夠減少晶片的翹曲，從而有效地防止發(fā)光二極管元件成品率降低。需要說明的是，這些層的厚度總計(jì)中不特別限定n型接觸層4的厚度上限。(n型包覆層5的結(jié)構(gòu))作為n型包覆層5，例如可以使用在由分子式Alx3Gay3Inz3N(0彡x3彡1，0 ^ y3 ^ 1,0 ^ z3 ^ I,x3+y3+z3幸0)所表示的III族氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的氮化物半導(dǎo)體層中摻雜n型摻雜劑的層等。n型包覆層5可以為將由III族氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層形成異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)，也可以為將由III族氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層層疊而形成的超晶格結(jié)構(gòu)。而且，雖然未特別限定n型包覆層5的厚度，但是優(yōu)選在0. 005 ii m以上0. 5 ii m以下，更優(yōu)選在0. 005 y m以上0. I y m以下。從維持n型包覆層5的良好結(jié)晶性及降低發(fā)光二極管元件的動(dòng)作電壓的觀點(diǎn)出發(fā)，n型摻雜劑在n型包覆層5中的摻雜濃度優(yōu)選在I X IO17CnT3以上I X 102°cm_3，進(jìn)而優(yōu)選在I X IO17Cm-3以上lX1019cm_3以下。(有源層6的結(jié)構(gòu))有源層6可以具有單量子講(SQW :single quantum well)結(jié)構(gòu)，也可以具有多·量子講(MQW multi quantum well)結(jié)構(gòu)。在有源層6具有單量子講結(jié)構(gòu)的情況下,作為有源層6的量子阱層，例如可以使用由分子式Gah4Inz4N(0 < z4 < 0. 4)所表示的III族氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的氮化物半導(dǎo)體層。而且，雖然未特別限定有源層6的厚度，但是從提高發(fā)光二極管元件的發(fā)光輸出的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選有源層6的厚度在Inm以上IOnm以下，進(jìn)而優(yōu)選在Inm以上6nm以下。在有源層6具有多量子阱結(jié)構(gòu)的情況下，例如，作為量子阱層6a，可以使用分子式Ga1^4Inz4N(0 < z4 < 0. 4)所表示的III族氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的氮化物半導(dǎo)體層；作為量子阱阻擋層6b，可以使用帶隙能大于量子阱層6a的由分子式Alx5Gay5Inz5N(0 ^ x5 ^ I,0 ^ y5 ^ 1,0 ^ z5 ^ I,x5+y5+z5幸0)所表示的III族氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的氮化物半導(dǎo)體層。需要說明的是，也可以在上述量子阱層6a和量子阱阻擋層6b中至少一方摻雜n型或者p型的摻雜劑。(p型包覆層7的結(jié)構(gòu))作為p型包覆層7，例如可以使用在由分子式Alx6Gay6Inz6N(0彡x6彡1，0彡y6彡1,0彡z6彡I, x6+y6+z6幸0)所表示的III族氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的氮化物半導(dǎo)體層中摻雜P型摻雜劑的層等，其中，作為P型包覆層7，優(yōu)選使用在由分子式Alx6Ga1^x6N(0 < x6彡0. 4，優(yōu)選為0. I彡x6彡0. 3)所表示的III族氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的氮化物半導(dǎo)體層中摻雜P型摻雜劑的層。作為P型摻雜劑，例如能夠使用鎂等。從封閉射入有源層6中的光的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選p型包覆層7的帶隙大于有源層6的帶隙。而且，雖然未特別限定P型包覆層7的厚度，但是優(yōu)選p型包覆層7的厚度在0. 01 y m以上0.4iim以下，進(jìn)而優(yōu)選在0.02iim以上O.liim以下。從得到結(jié)晶性良好的p型包覆層7的觀點(diǎn)出發(fā)，p型摻雜劑在p型包覆層7的摻雜濃度優(yōu)選在I X IO18CnT3以上IX IO21CnT3以下，進(jìn)而優(yōu)選在IXlO19Cm-3以上IXlO20Cm-3以下。(p型接觸層8的結(jié)構(gòu))作為p型接觸層8，例如可以使用在由分子式Alx7Gay7Inz7N(0彡x7彡1，
0^ y7 ^ 1,0 ^ z7 ^ I,x7+y7+z7 ^ 0)所表示的III族氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的氮化物半導(dǎo)體層中摻雜P型摻雜劑的層等，其中，從維持P型接觸層8的良好結(jié)晶性及得到p型接觸層8和p側(cè)電極10的良好歐姆接觸的觀點(diǎn)出發(fā)，p型接觸層8優(yōu)選為在GaN層中摻雜了P型摻雜劑的層。從維持p型接觸層8和p側(cè)電極10的良好歐姆接觸、抑制p型接觸層產(chǎn)生裂紋以及維持P型接觸層8的良好結(jié)晶性的觀點(diǎn)出發(fā)，p型摻雜劑在p型接觸層8中的摻雜濃度優(yōu)選在IXlO18Cnr3以上IXlO21Cnr3以下的范圍內(nèi)，進(jìn)而優(yōu)選在5 X IO19CnT3以上5 X IO2ciCnT3以下的范圍內(nèi)。而且，不特別限定P型接觸層8的厚度。從提高發(fā)光二極管元件100的發(fā)光輸出的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選P型接觸層8的厚度在0. Oliim以上0. 5iim以下，進(jìn)而優(yōu)選為0. 05 y m以上0. 2iim以下。(晶片20的制造方法)下面表示晶片20的制造方法。需要說明的是，基板I、中間層2、基底層3、n型接觸層4、n型包覆層5、有源層6、p型包覆層7及p型接觸層8的材料及膜厚等如上所述。
(中間層2的形成方法)在基板I的上表面上形成中間層2。在此，中間層2是采用通過DC連續(xù)(DC-continuous)式將電壓施加在基板I與祀之間所進(jìn)行的DC磁控派射法來形成的。(基底層3的形成方法)通過金屬有機(jī)化合物氣相沉積(MOCVD Metal Organic Chemical VaporDeposition)法,在中間層2的上表面上形成基底層3。此時(shí)，也可以對(duì)中間層2的上表面進(jìn)行熱處理后在其上表面上層疊基底層3。通過該熱處理，能夠謀求實(shí)現(xiàn)中間層2的表面潔凈化以及提高基底層3的結(jié)晶性這兩方面。該熱處理例如能夠在通過MOCVD法能夠?qū)嵤┏赡さ腗OCVD裝置內(nèi)進(jìn)行。作為熱處理時(shí)的環(huán)境氣體，能夠使用例如氫氣、氮?dú)獾?。需要說明的是，為了防止中間層2在進(jìn)行該熱處理時(shí)分解，也可以在進(jìn)行熱處理時(shí)的環(huán)境氣體中混合氨氣。該熱處理能夠在例如900°C以上1250°C以下的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行I分鐘以上60分鐘以下的時(shí)間。而且，形成基底層3時(shí)的基板I的溫度優(yōu)選在800°C以上1250°C以下，進(jìn)而優(yōu)選在1000°C以上1250°C以下。在其溫度在800°C以上1250°C以下的情況下，特別是其溫度在1000°C以上1250°C以下的情況下，能夠使結(jié)晶性良好的基底層3生長(zhǎng)。進(jìn)而，將基底層3形成為其膜厚在基板I的中央側(cè)和基板I的周邊側(cè)不同。具體而言，只要在基板I的中央側(cè)和基板I的周邊側(cè)改變?nèi)谆?TMG Tri-methyl Gallium)、三甲基招(TMA : Tri-me thy I Aluminum)或NH3(氨)等原料氣體的濃度即可。具體而言，可以控制載體氣體的流量，也可以在基板I的中央側(cè)和基板I的周邊側(cè)改變向基板I上提供的TMG的量。例如，如果一邊向MOCVD裝置的反應(yīng)爐內(nèi)供給大量的載體氣體，一邊形成基底層3，則載體氣體供給到反應(yīng)爐內(nèi)的流勢(shì)較強(qiáng)。由此，氣體不會(huì)較多地滯留在靠近反應(yīng)爐的排出口的一側(cè)(基板I的周邊側(cè))而向反應(yīng)爐的外部排出，由此形成圖2所示的基底層3。例如，如果基板I的直徑在4英寸以上，則只要使載體氣體的流量超過200slm(standardliter/min)即可,進(jìn)而使載體氣體的流量?jī)?yōu)選在250slm以上。而且，即使向基板I的周邊側(cè)供給的原料氣體的量少于向基板I的中央側(cè)供給的原料氣體的量，也能夠形成圖2所示的基底層3。相反，如果向基板I的周邊側(cè)供給的原料氣體的量多于向基板I的中央側(cè)供給的原料氣體的量，則能夠形成圖3所示的基底層3。由于認(rèn)為基底層3的膜厚與原料氣體的濃度成正比，所以只要設(shè)定能夠得到所希望的膜厚差的原料氣體的濃度差即可。需要說明的是，由于在MOCVD裝置的反應(yīng)爐內(nèi)的壓力低的情況下反應(yīng)爐內(nèi)的原料氣體及載體氣體等的擴(kuò)散速度快，所以容易使基底層3的膜厚均勻，在確定基底層3的形成條件時(shí)將該點(diǎn)也考慮到即可。(n型接觸層4、n型包覆層5、有源層6、p型包覆層7、p型接觸層8的形成方法)通過MOCVD法，在基底層3的上表面上，按順序?qū)盈Bn型接觸層4、n型包覆層5、有源層6、p型包覆層7及p型接觸層8。具體而言，向MOV⑶裝置的反應(yīng)爐內(nèi)部供給從例如由三甲基鎵(TMG)、三甲基鋁(TMA)及三甲基銦(TMI)構(gòu)成的組中選擇的至少一種III族元素的有機(jī)金屬原料氣體以及 例如氨等氮原料氣體。在反應(yīng)爐的內(nèi)部對(duì)這些氣體進(jìn)行熱分解并使其發(fā)生反應(yīng)，由此能夠形成由III族氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的n型接觸層4等。而且，當(dāng)摻雜作為n型摻雜劑的硅時(shí)，向MOCVD裝置的反應(yīng)爐內(nèi)部，除了上述原料氣體外還供給例如硅烷(SiH4)作為摻雜氣體，由此能夠摻雜硅。另外，當(dāng)摻雜作為p型摻雜劑的鎂時(shí)，向MOCVD裝置的反應(yīng)爐內(nèi)部，除了上述原料氣體外還供給例如雙環(huán)戊二烯鎂(CP2Mg)作為摻雜氣體，由此能夠摻雜鎂。在此，在形成有源層6時(shí)，優(yōu)選基板I的溫度在700°C以上900°C以下，進(jìn)而優(yōu)選在750°C以上850°C以下。詳細(xì)而言，在有源層6由單量子阱(SQW)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，并且其量子阱層由例如分子式Gah4Inz4N(C) < z4 < 0. 4)所表示的III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的氮化物半導(dǎo)體層構(gòu)成的情況下，為了使來自有源層6的輸出波長(zhǎng)成為所希望的發(fā)光波長(zhǎng)而控制有源層6的In組成或者有源層6的厚度。但是，如果形成有源層6時(shí)的基板I的溫度低，則可能導(dǎo)致有源層6的結(jié)晶性惡化；如果形成有源層6時(shí)的基板I的溫度高，則可能InN的升華顯著而使In混入固相中的效率降低，導(dǎo)致有源層6中的In組成發(fā)生改變。因此，在形成有源層6時(shí)，優(yōu)選基板I的溫度在700°C以上900°C以下。<第二實(shí)施方式>第二實(shí)施方式的發(fā)光二極管元件使用上述第一實(shí)施方式的晶片進(jìn)行制作。另外，本實(shí)施方式的光學(xué)裝置具有本實(shí)施方式的發(fā)光二極管元件。圖4是本實(shí)施方式的發(fā)光二極管元件100的剖面示意圖，圖5是本實(shí)施方式的發(fā)光裝置200的剖面示意圖。(發(fā)光二極管元件100的結(jié)構(gòu))在發(fā)光二極管元件100中，為了使n型接觸層4的一部分露出，對(duì)上述第一實(shí)施方式的晶片20 (參照?qǐng)DI)進(jìn)行蝕刻，并且具有■ 與p型接觸層8的上表面相接而設(shè)置的透光性電極層9、與透光性電極層9的上表面相接而設(shè)置的p側(cè)電極10、與n型接觸層4的露出表面相接而設(shè)置的n側(cè)電極11。透光性電極層9優(yōu)選由例如金、鈕、鎳或IT0(Indium Tin Oxide)構(gòu)成。p側(cè)電極10和n側(cè)電極11是用于向發(fā)光二極管元件100提供驅(qū)動(dòng)電力的電極。P側(cè)電極10優(yōu)選按順序?qū)盈B例如鈦層、鋁層及金層而構(gòu)成，n側(cè)電極11優(yōu)選按順序?qū)盈B如鎳層、鋁層、鈦層及金層而構(gòu)成。(發(fā)光二極管元件100的制造方法)下面表示發(fā)光二極管元件100的制造方法。需要說明的是，透光性電極層9、p側(cè)電極10及n側(cè)電極11的材料等如上所述。首先，在上述第一實(shí)施方式的晶片20的p型接觸層8的上表面上形成透光性電極層9后，在透光性電極層9的上表面上形成p側(cè)電極10。之后，通過蝕刻除去n型接觸層4、n型包覆層5、有源層6、p型包覆層7及p型接觸層8的一部分，使n型接觸層4表面的一部分露出。接著，在n型接觸層4所露出的表面上形成n側(cè)電極11。之后，對(duì)晶片20進(jìn)行單片化，由此制造出發(fā)光二極管元件100。這樣，發(fā)光二極管元件100使用上述第一實(shí)施方式的晶片20來制造，由此，能夠制造出不會(huì)導(dǎo)致晶片20開裂的發(fā)光二極管元件100。而且，能夠在不使發(fā)光二極管元件100的制造工序復(fù)雜化的情況下制造發(fā)光二極管元件100。由此能夠防止發(fā)光二極管元件100的制造成品率下降。
需要說明的是，也可以在形成透光性電極層9之前，通過蝕刻除去n型接觸層4等的一部分。另外，未特別限定蝕刻n型接觸層4等的一部分的具體方法，可以采用后述實(shí)施例中表示的干刻蝕，也可以采用濕刻蝕。而且，晶片20的單片化未限定在形成n側(cè)電極11之后進(jìn)行，例如也可以在形成透光性電極層9之前進(jìn)行。(發(fā)光裝置200的結(jié)構(gòu))本實(shí)施方式的發(fā)光裝置200具有本實(shí)施方式的發(fā)光二極管兀件100、設(shè)有發(fā)光二極管元件100的第一引線框架12、密封發(fā)光二極管元件100的樹脂13、與發(fā)光二極管元件100電連接的第二引線框架14、將發(fā)光二極管元件100的P側(cè)電極10和第一引線框架12電連接的第一導(dǎo)線45、將發(fā)光二極管元件100的n側(cè)電極11和第二引線框架14電連接的
第二導(dǎo)線44。第一引線框架12和第二引線框架14只要由具有導(dǎo)電性的材料構(gòu)成即可，例如由銅合金等金屬材料構(gòu)成。樹脂13只要由能夠使發(fā)光二極管元件100所發(fā)出的光透過的材料構(gòu)成即可，例如由環(huán)氧樹脂構(gòu)成。第一導(dǎo)線45和第二導(dǎo)線44只要是具備導(dǎo)電性的細(xì)線即可，例如為金屬細(xì)線。(發(fā)光裝置200的制造方法)下面表示發(fā)光裝置200的制造方法。需要說明的是，第一引線框架12、樹脂13、第二引線框架14、第一導(dǎo)線45及第二導(dǎo)線44的材料等如上所述。首先，在第一引線框架12的上表面上設(shè)置本實(shí)施方式的發(fā)光二極管元件100。然后，使用第一導(dǎo)線45電連接發(fā)光二極管元件100的p側(cè)電極10和第一引線框架12，使用第二導(dǎo)線44電連接發(fā)光二極管元件100的n側(cè)電極11和第二引線框架14。接著，用樹脂13密封發(fā)光二極管元件100。由此制造出炮彈型發(fā)光裝置200。這樣發(fā)光裝置200具有本實(shí)施方式的發(fā)光二極管元件100，因此能夠防止發(fā)光裝置200的制造成品率下降。[實(shí)施例]下面舉出實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限定這些實(shí)施例。在第一實(shí)施例和比較例中制作晶片，并確認(rèn)所制作的晶片有否翹曲。在第二實(shí)施例中，使用第一實(shí)施例制作的晶片中未發(fā)現(xiàn)翹曲的晶片制作發(fā)光二極管元件。〈第一實(shí)施例〉(晶片的制造方法)(AlN緩沖層的形成方法)首先，作為基板，準(zhǔn)備直徑為4英寸的藍(lán)寶石基板，將藍(lán)寶石基板配·置在DC磁控濺射裝置的腔室內(nèi)，并且使藍(lán)寶石基板的c面朝向Al靶的表面，然后，使用加熱裝置將藍(lán)寶石基板加熱到500°C。接著，通過反應(yīng)性濺射，在藍(lán)寶石基板的c面上層疊由氮化鋁(AlN)的柱狀結(jié)晶的集合體構(gòu)成的厚度為25nm的AlN緩沖層，該反應(yīng)性濺射采用通過DC連續(xù)式施加電壓而進(jìn)行的DC磁控濺射法。由此，在藍(lán)寶石基板的c面上形成由AlN緩沖層構(gòu)成的中間層。(非摻雜GaN層的形成)首先，在MOCVD裝置的反應(yīng)爐內(nèi)部設(shè)置形成有AlN緩沖層的藍(lán)寶石基板。在此，由于使用高頻感應(yīng)加熱式加熱裝置加熱上述藍(lán)寶石基板，因此將該藍(lán)寶石基板設(shè)置在石墨制的加熱臺(tái)上。需要說明的是，如果使用電阻加熱式加熱裝置加熱上述藍(lán)寶石基板，則只要將該藍(lán)寶石設(shè)置在設(shè)置于石墨制的加熱臺(tái)上的石英制托盤上即可。接著，在向反應(yīng)爐內(nèi)部一邊供給氨氣一邊作為載體氣體供給氮?dú)夂蜌錃獾臓顟B(tài)下，經(jīng)過大約15分鐘，使藍(lán)寶石基板的溫度上升到1125°C。在此，反應(yīng)爐內(nèi)部的壓力為40kPa,作為載體氣體的氫氣和氮?dú)獾牧髁勘?氫氣流量/氮?dú)饬髁?為50/50。然后,確認(rèn)藍(lán)寶石基板的溫度在1125°C穩(wěn)定后，開始向反應(yīng)爐內(nèi)部供給TMG氣體。由此，厚度為5iim的由非摻雜GaN層構(gòu)成的基底層層疊在AlN緩沖層的表面上。需要說明的是，向反應(yīng)爐內(nèi)部供給的氨氣使相對(duì)于III族元素的V族元素的摩爾比(V族元素的摩爾數(shù)/III族元素的摩爾數(shù))為1500。在第一實(shí)施例中，在將流過藍(lán)寶石基板上的載體氣體的流量(載體氣體的流量為氫氣流量和氮?dú)饬髁康目偭髁?設(shè)為600slm的情況下層疊了非摻雜GaN層。(Si摻雜n型GaN接觸層的形成)在繼續(xù)供給氮?dú)?、氫氣、氨氣及TMG氣體的狀態(tài)下，將藍(lán)寶石基板的溫度設(shè)為1125 °C,向反應(yīng)爐內(nèi)部供給硅烷氣體以使Si的摻雜濃度為IXlO19Cm'由此，通過MOCVD法，在非摻雜GaN層的上表面上形成厚度為3 ii m的由Si摻雜n型GaN層接觸層構(gòu)成的n型接觸層。(Si摻雜n型InatllGaa99N勢(shì)魚層的形成)在繼續(xù)供給氮?dú)獾耐瑫r(shí)，停止供給TMG氣體、氨氣、氫氣及硅烷氣體，之后使藍(lán)寶石基板的溫度下降到800°C。在確認(rèn)反應(yīng)爐內(nèi)部的狀態(tài)穩(wěn)定后，向反應(yīng)爐內(nèi)部供給作為原料氣體的TMG氣體、TMI氣體及氨氣，進(jìn)而向反應(yīng)爐內(nèi)部供給硅烷氣體以使Si的摻雜濃度為
IX 1018cm_3。由此，在Si摻雜n型GaN接觸層的上表面上形成厚度為8nm的由Si摻雜n型InatllGaa99N勢(shì)魚層構(gòu)成的n型包覆層。(MQW有源層的形成)在停止供給硅烷氣體的同時(shí)，繼續(xù)供給TMG氣體、TMI氣體、氨氣及氮?dú)?。由此，將由InaiGaa9N構(gòu)成的量子講層層疊至3nm厚。通過重復(fù)上述量子阱勢(shì)壘層(Si摻雜n型InatllGaa99N勢(shì)壘層)和量子阱層的形成步驟，在Si摻雜n型InatllGaa99N勢(shì)壘層的上表面上層疊多量子阱結(jié)構(gòu)的MQW有源層，該有源層由n型GaN構(gòu)成的7層量子阱勢(shì)壘層和由InaiGaa9N構(gòu)成的6層量子阱層一層一層地交替層疊而構(gòu)成。(Mg摻雜p型Al。. 2Ga0.8N包覆層的形成)在停止供給TMG氣體和TMI氣體后繼續(xù)供給氨氣的狀態(tài)下，使藍(lán)寶石基板的溫度上升到1100°C，而且，將載體氣體從氮?dú)庾兏鼮闅錃?。然后，?jīng)過2分鐘，向反應(yīng)爐內(nèi)部供給TMG氣體、TMA氣體及CP2Mg氣體。由此，在MQW有源層的上表面上層疊厚度為20nm的由Mg摻雜P型Ala2Gaa8N包覆層構(gòu)成的p型包覆層。(Mg摻雜p型GaN接觸層的形成)
將藍(lán)寶石基板的溫度維持在1100°C后，只停止供給TMG氣體。之后，通過改變向反應(yīng)爐內(nèi)部供給的TMG氣體和CP2Mg氣體的量，在Mg摻雜p型Ala2Gaa8N包覆層的上表面上層疊厚度為0. 2 ii m的由Mg摻雜p型GaN接觸層構(gòu)成的p型接觸層。由此制作第一實(shí)施例的晶片。之后，立即停止向加熱裝置供電，并且停止供給TMG氣體、CP2Mg氣體及氨氣，將向反應(yīng)爐內(nèi)部供給的載體氣體從氫氣變更為氮?dú)狻Ｈ缓?，確認(rèn)藍(lán)寶石基板的溫度在300°C以下后，從反應(yīng)爐中取出晶片。〈比較例〉在比較例中，制作晶片的方法除了形成非摻雜GaN層時(shí)的載體氣體流量為500slm以外，其他與上述第一實(shí)施例的方法相同。(晶片有無開裂)在比較例中，通過肉眼觀察從反應(yīng)爐中取出的晶片時(shí)發(fā)現(xiàn)有八成以上的晶片開裂，而在第一實(shí)施例中只有三成左右的晶片開裂。在發(fā)生開裂的晶片中，裂紋從基準(zhǔn)面的中心相對(duì)基準(zhǔn)面垂直。(考察)在比較例中，載體氣體的流量相對(duì)較少(500slm)，因此，認(rèn)為難以防止原料氣體在藍(lán)寶石基板的周邊側(cè)滯留，并且非摻雜GaN層的膜厚差為0. Iy m。所以，非摻雜GaN層的膜厚分布引起的晶片的翹曲較小，從而難以通過非摻雜GaN層的膜厚分布引起的晶片的翹曲消除晶格常數(shù)之差或者熱膨脹系數(shù)之差引起的晶片的翹曲。因此，認(rèn)為晶片開裂的概率高。與此相反，在第一實(shí)施例中，載體氣體的流量相對(duì)較大^OOslm)，因此，認(rèn)為防止了原料氣體在藍(lán)寶石基板的周邊側(cè)滯留，形成了圖2所示的非摻雜GaN層，非摻雜GaN層的膜厚差為0. 4 ym，在此，藍(lán)寶石的熱膨脹系數(shù)大于非摻雜GaN的熱膨脹系數(shù)。所以，能夠通過非摻雜GaN層的膜厚分布引起的晶片的翹曲來消除熱膨脹系數(shù)之差或者晶格常數(shù)之差引起的晶片翹曲的至少一部分。因此，認(rèn)為晶片開裂的概率低?！吹诙?shí)施例〉在第二實(shí)施例中，使用在第一實(shí)施例中未發(fā)現(xiàn)翹曲和開裂的晶片制作發(fā)光二極管元件。在Mg摻雜p型GaN接觸層的上表面上形成由ITO層構(gòu)成的透光性電極層。之后，在ITO層的上表面上按順序?qū)盈B鈦層、鋁層及金層。由此，在ITO層的上表面上形成p側(cè)電極。
形成p側(cè)電極后，通過干刻蝕除去層疊體的一部分，由此使Si摻雜n型GaN接觸層表面的一部分露出。在Si摻雜GaN接觸層所露出的表面上，按順序?qū)盈B鎳層、鋁層、鈦層及金層。由此，在Si摻雜n型GaN接觸層的露出面上形成n側(cè)電極。然后，使藍(lán)寶石基板的背面經(jīng)過磨削和研磨而成為鏡狀面后，將藍(lán)寶石基板分割為350 iim見方的正方形的芯片。由此，制作本實(shí)施例的發(fā)光二極管元件。在向所制作的發(fā)光二極管兀件施加外部電壓時(shí)，任何發(fā)光二極管兀件都發(fā)光。而且，發(fā)光強(qiáng)度在作為發(fā)光二極管元件能夠使用的強(qiáng)度以上。以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式和實(shí)施例進(jìn)行了說明，但是當(dāng)初也設(shè)定了各實(shí)施方式和實(shí)施例的特征的適當(dāng)組合。雖然詳細(xì)說明了本發(fā)明，但這只是例示，不限定本發(fā)明，理應(yīng)理解為發(fā)明的保護(hù)范 圍通過所附的權(quán)利要求書來解釋。
權(quán)利要求
1.一種氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片，其用于形成氮化物半導(dǎo)體元件，其特征在于，具有 基板、 設(shè)置在所述基板上的基底層、 設(shè)置在所述基底層上的第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層、 設(shè)置在所述第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層上的有源層、 設(shè)置在所述有源層上的第二導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層， 所述基板由與氮化物半導(dǎo)體材料不同的材料構(gòu)成， 所述基底層和所述第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層中至少一方的膜厚在所述基板的中央側(cè)和所述基板的周邊側(cè)不同。
2.如權(quán)利要求I所述的氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片，其特征在于，所述基底層和所述第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層中至少一方的膜厚從所述基板的周邊側(cè)向所述基板的中央側(cè)逐漸增大。
3.如權(quán)利要求I所述的氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片，其特征在于，所述基底層的膜厚在所述基板的中央側(cè)和所述基板的周邊側(cè)不同， 所述基底層的平均膜厚在9 y m以下。
4.如權(quán)利要求3所述的氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片，其特征在于，所述基底層的膜厚最大值和所述基底層的膜厚最小值之差在0. 8 y m以下。
5.如權(quán)利要求I所述的氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片，其特征在于，所述基板的直徑在4英寸以上。
6.一種氮化物半導(dǎo)體元件，其特征在于，使用權(quán)利要求I所述的氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片制造該氮化物半導(dǎo)體元件。
7.一種氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片的制造方法，其制造用于形成氮化物半導(dǎo)體元件的晶片，其特征在于，具有 在基板上形成基底層的工序， 在所述基底層上形成第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層的工序， 在所述第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層上形成有源層的工序， 在所述有源層上形成第二導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層的工序； 作為所述基板，使用由與氮化物半導(dǎo)體材料不同的材料構(gòu)成的基板； 將所述基底層和所述第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層中至少一方形成為膜厚在所述基板的中央側(cè)和所述基板的周邊側(cè)不同。
8.如權(quán)利要求7所述的氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片的制造方法，其特征在于，將所述基底層和所述第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層中至少一方形成為膜厚從所述基板的周邊側(cè)向所述基板的中央側(cè)逐漸增大。
9.如權(quán)利要求7所述的氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片的制造方法，其特征在于，在形成所述基底層的工序中， 使用原料氣體和載體氣體形成所述基底層； 控制所述載體氣體的流量將所述基底層形成為膜厚在所述基板的中央側(cè)和所述基板的周邊側(cè)不同。
10.如權(quán)利要求7所述的氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片的制造方法，其特征在于，在形成所述基底層的工序中， 使用原料氣體和載體氣體形成所述基底層； 控制所述原料氣體的濃度將所述基底層形成為膜厚在所述基板的中央側(cè)和所述基板的周邊側(cè)不同。
11.如權(quán)利要求7所述的氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片的制造方法，其特征在于，在形成所述基底層的工序中， 將所述基底層形成為膜厚在所述基板的中央側(cè)和所述基板的周邊側(cè)不同， 所述基底層的平均膜厚在9 y m以下。
12.如權(quán)利要求11所述的氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片的制造方法，其特征在于，在 形成所述基底層的工序中，所述基底層的膜厚最大值和所述基底層的膜厚最小值之差在0.8 u m以下。
13.如權(quán)利要求7所述的氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片的制造方法，其特征在于，作為所述基板，使用直徑在4英寸以上的基板。
14.一種氮化物半導(dǎo)體元件的制造方法，其使用通過權(quán)利要求7所述的方法制作的氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片制造氮化物半導(dǎo)體元件，其特征在于，具有 分別除去所述第二導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層和所述有源層的一部分以使所述第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層的一部分露出的工序； 在所述第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層所露出的表面上形成第一導(dǎo)電側(cè)的外部連接用電極，在所述第二導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層上形成第二導(dǎo)電側(cè)的外部連接用電極的工序； 對(duì)形成有所述基底層、所述第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層、所述有源層及所述第二導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層的基板進(jìn)行單片化的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片及其制造方法、氮化物半導(dǎo)體元件及其制造方法。氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片通過在基板上依次層疊基底層、第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層、有源層及第二導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層而構(gòu)成。基板由與氮化物半導(dǎo)體元件材料不同的材料構(gòu)成。而且，基底層和第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層中至少一方的膜厚在基板的中央側(cè)和基板的周邊側(cè)不同。氮化物半導(dǎo)體元件使用氮化物半導(dǎo)體元件形成用晶片制作。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102751412SQ20121012072
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者岡崎舞, 小河淳, 木下多賀雄, 渡邊浩崇 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社