7D是显示上述第三样品SP30的衬底40的示意性平面图。图7A至图7C是图7D的线A1-A2横剖面的电子显微镜照片。
[0144]如图7D中所示，衬底40是硅且具有取向平面47。取向平面47与凹部45延伸方向(第一方向D1)之间的角度β为约17度。
[0145]如图7Α至7C中所示制造多个凹部45。凹部45具有沟槽配置。衬底40的上表面40u与侧表面40as的下端之间的距离dl是约2.7 μπι。衬底40的上表面40u与侧表面40ar的下端之间的距离d2是约2.2 μπι。在衬底40的上表面40u上形成遮罩层64的氧化娃膜。
[0146]在实施方案中，设在衬底40中的多个凹部45中每一个的深度宜不小于0.3 μπι且不超过3 μπι。不小于0.5 μπι且不超过0.9 μπι更有利。凹部45的深度是距离dl。从而抑制从底表面46at生长；从侧表面46as的生长更容易占优势；且提高氮化物晶体生长的选择性。
[0147]多个凹部45中的每一个之间的上表面40u在第二方向D2上的长度L1 (对应于抗蚀膜65的宽度)为约1 μπι。多个凹部45中的每一个的深度(距离d2)是上表面40u在第二方向D2上的长度L1的不小于0.3倍且不超过3倍。从而GaN层从侧表面46as生长更容易占优势；且更容易抑制回熔蚀刻。是长度L1的不小于0.5倍且不超过0.9倍更有利。提高了氮化物晶体的生长结晶度。
[0148]图8A至图8D是显示氮化物半导体装置的电子显微镜照片。
[0149]这些图是使用第三样品SP30的衬底40生长氮化物半导体层15 (GaN层51)的样品的电子显微镜照片。图8B至图8D是图8A的部分p1、部分p2和部分p3的放大图像。
[0150]缓冲层60(A1N层)在衬底40的凹部45内部的前表面上生长。在氮化物晶体的晶体生长中，源气体渗入(通过气相扩散)凹部45内部。从而，A1N层在凹部45的侧表面46as、侧表面46ar和底表面46at上生长。
[0151]在凹部45深度太深的情况下，源气体未渗透入(通过气相扩散)；且六故层不容易在底表面46at上生长。在此种情况下，容易从凹部45的底表面46at上发生回熔蚀刻。因此，凹部45的深度宜为A1N层生长的深度。凹部45的深度宜不小于0.3 μπι且不超过3 μ m0
[0152]随后，在A1N层上生长GaN层51。在图8A中，A1N层的覆盖率良好；且硅被A1N层覆盖。A1N层51与衬底40(硅)之间不发生回熔蚀刻。理想的是形成与硅衬底40接触的A1N层。如图8A中所示，到侧表面46as下端的距离dl是约2.8 μπι。衬底40的上表面40u与侧表面46ar下端之间的距离d2是约2.3 μπι。多个凹部45中的每一个的深度(距离d2)是上表面40u在第二方向D2上的长度L1的约3倍。抑制从底表面46at生长；且从侧表面46as生长占优势。在凹部45的深度太浅的情况下，发生从底表面46at生长；阻碍从侧表面46as生长；且晶体品质下降。
[0153]图9A至图9J是显示氮化物半导体装置的电子显微镜照片和示意性透视图。
[0154]在图9A、图9C、图9E、图9G和图91的实例中，图中的虚线显示侧表面46as。在这些实例中，侧表面46as实质上对应于硅的(111)面。
[0155]在图9A和图9B的实例中，衬底40的上表面40u是硅的(111)面。在此种情况下，氮化物半导体层15 (例如，GaN层51)的c轴16实质上垂直于衬底40的上表面40u。氮化物半导体层15的c平面实质上平行于上表面40u。
[0156]在图9C和图9D的实例中，衬底40的上表面40u是硅的(112)面。在此种情况下，氮化物半导体层15 (例如，GaN层51)的c轴16平行于衬底40的上表面40u。氮化物半导体层15的m平面((10-10)面)实质上平行于上表面40u。
[0157]在图9E和图9F的实例中，衬底40的上表面40u是硅的(113)面。在此种情况下，氮化物半导体层15 (例如，GaN层51)的c轴16相对于衬底40的上表面40u倾斜。氮化物半导体层15的(11-22)面实质上平行于上表面40u。
[0158]在图9G和图9H的实例中，衬底40的上表面40u是硅的(001)面。在此种情况下，氮化物半导体层15 (例如，GaN层51)的c轴16相对于衬底40的上表面40u倾斜。氮化物半导体层15的(10-11)面实质上平行于上表面40u。
[0159]在图91和图9J的实例中，衬底40的上表面40u是硅的(110)面。在此种情况下，氮化物半导体层15 (例如，GaN层51)的c轴16实质上平行于衬底40的上表面40u。氮化物半导体层15的a平面((11-20)面)实质上平行于上表面40u。
[0160]因此，可以通过改变用作衬底40的硅衬底平面取向来控制上表面(第一表面15f)的平面取向和氮化物半导体层15的c轴16的方向。
[0161]如上所述，举例来说，在使用(113)面硅衬底的情况下，氮化物半导体层15的(11-22)面平行于衬底40的上表面40u。在此种情况下，氮化物半导体15的c轴16与垂直于衬底40的上表面40u的轴之间的角度是约58度。换言之，c轴16与第一表面15f之间的角度θ 1是约32度。
[0162]举例来说，可以使用向〈110〉方向倾斜约8度的(001)面硅衬底作为衬底40。举例来说，衬底40主表面40a(上表面40u)与(001)面之间的角度是约8度。在此种情况下，氮化物半导体层15的(10-11)面平行于衬底40的上表面40u。在此种情况下，氮化物半导体层15的c轴16与垂直于衬底40的上表面40u的轴之间的角度是约62度。c轴16与第一表面15f之间的角度θ 1是约28度。
[0163]举例来说，可以使用(112)面硅衬底作为衬底40。在此种情况下，氮化物半导体层15的(10-10)面平行于衬底40的上表面40u。在此种情况下，氮化物半导体层15的c轴16与衬底40上的表面40u之间的角度实质上是0度。c轴16与第一表面15f之间的角度Θ 1实质上是0度。
[0164]举例来说，可以使用(110)面硅衬底作为衬底40。在此种情况下，氮化物半导体层15的(11-20)面平行于衬底40的上表面40u。在此种情况下，氮化物半导体层15的c轴16与衬底40的上表面40u之间的角度实质上是0度。c轴16与第一表面15f之间的角度Θ 1实质上是0度。
[0165]在实施方案中，可以使用蓝宝石衬底作为衬底40。
[0166]举例来说，可以使用r平面((1-102)面)蓝宝石衬底作为衬底40。在此种情况下，氮化物半导体层15的(11-22)面平行于衬底40的上表面40u。在此种情况下，垂直于衬底40的上表面40u的轴与氮化物半导体层15的c轴16之间的角度是约58度。c轴16与第一表面15f之间的角度θ 1实质上是约32度。
[0167]举例来说，可以使用η平面((11-23)面)蓝宝石衬底作为衬底40。在此种情况下，氮化物半导体层15的(10-11)面平行于衬底40的上表面40u。在此种情况下，垂直于衬底40的上表面40u的轴与氮化物半导体层15的c轴16之间的角度是约62度。c轴16与第一表面15f之间的角度θ 1实质上是约28度。
[0168]举例来说，可以使用a平面((11-20)面)蓝宝石衬底作为衬底40。在此种情况下，氮化物半导体层15的(10-10)面平行于衬底40的上表面40u。在此种情况下，氮化物半导体层15的c轴16与衬底40的上表面40u之间的角度实质上是0度。c轴16与第一表面15f之间的角度θ 1实质上是0度。
[0169]举例来说，可以使用m平面((10-10)面)或c平面((0001)面)蓝宝石衬底作为衬底40。在此种情况下，氮化物半导体层15的(11-20)面平行于衬底40的上表面40u。在此种情况下，氮化物半导体层15的c轴16与衬底40的上表面40u之间的角度实质上是0度。c轴16与第一表面15f之间的角度Θ1实质上是0度。
[0170]举例来说，可以使用c平面((0001)面)蓝宝石衬底作为衬底40。在此种情况下，氮化物半导体层15的(11-20)面平行于衬底40的上表面40u。在此种情况下，氮化物半导体层15的c轴16与衬底40的上表面40u之间的角度实质上是0度。c轴16与第一表面15f之间的角度Θ1实质上是0度。
[0171]可以根据衬底40的平面取向来改变氮化物半导体层15的第一表面15f的晶面。
[0172]举例来说，在实施方案中，氮化物半导体层15的第一表面15f平行于(11-22)面、(10-11)面、(11-20)面或(10-10)面之一。在氮化物半导体层15的前表面上形成不平整等时，第一表面15f可以包括平行于(11-22)面、(10-11)面、(11-20)面或(10-10)面之一的部分。
[0173]图10A至图10D是显示根据第一实施方案的氮化物半导体装置的示意性剖视图。
[0174]在这些实例中，氮化物半导体装置是发光装置(例如，LED)。
[0175]在如图10A中所示的氮化物半导体装置121中，基础层50(例如GaN层)设在衬底40上；且功能层10设在基础层50上。功能层10还包括低杂质浓度层lli以及第一半导体层11、第二半导体层12和活性层13。低杂质浓度层lli被安置在第一半导体层11与基础层50之间。低杂质浓度层lli的杂质浓度低于第一半导体层11的杂质浓度。低杂质浓度层lli包括例如非掺杂GaN。
[0176]在实例中，第一半导体层11包括第一部分11a和第二部分lib。第二部分lib与第一部分11a被布置在平行于第一表面15f的平面上。第二半导体层12在第三方向D3上与第一部分11a隔开。活性层13被安置在第二半导体层12与第一部分11a之间。
[0177]提供第一电极lie和第二电极12e。第一电极lie电连接于第一半导体层11的第二部分lib。第二电极12e电连接于第二半导体层12。
[0178]通过在第一电极lie与第二电极12e之间施加电压，向活性层13供应电流；并且从活性层13发出光。
[0179]在如图10B所示的氮化物半导体装置122中，在形成氮化物半导体层15之后去除衬底40和基础层50。在实例中，提供支持体70。第二电极12e设在第一电极lie与支持体70之间。功能层10设在第一电极lie与第二电极12e之间。
[0180]同样，在如图10C中所示的氮化物半导体装置123中，去除衬底40和基础层50。第二半导体层12被安置在支持体70与第一半导体层11的第一部分11a之间。第二电极12e被安置在第二半导体层12与支持体70之间。支持体70电连接于第二电极12e。活性层13被安置在第一部分11a与第二半导体层12之间。第一电极lie设在支持体70与第一半导体层11的第二部分lib之间。绝缘层75设在第一电极lie与支持体70之间。第一电极lie与活性层13、第二半导体层12、第二电极12e和支持体70电绝缘。
[0181]同样，在如图10D中所示的氮化物半导体装置124中，去除衬底40和基础层50。在实例中，支持体70电连接于第一电极lie。绝缘层75设在第二电极12e与支持体70之间。第一电极lie和支持体70与活性层13、第二半导体层12和第二电极12e电绝缘。
[0182]图11是显示根据第一实施方案的另一个氮化物半导体装置的示意性剖视图。
[0183]实例的氮化物半导体装置131是HEMT(高电子迀移率晶体管)装置。在氮化物半导体装置131中，功能层10包括第一层81和第二层82。栅电极85、源电极81和漏电极84设在氮化物半导体装置131中。
[0184]第二层82设在第一层81与衬底40之间。
[0185]第二层82包括，例如非掺杂AlaGai αΝ(0^Ξ a ^ 1) 0第一层81包括例如非掺杂或η型AlpGai βΝ(0彡β彡1且α <β)。举例来说，第二层82包括非掺杂GaN层；且第一层81包括非掺杂或η型AlGaN层。
[0186]功能层10被安置在衬底40与栅电极85之间、衬底40与源电极83之间和衬底40与源电极84之间。这些电极被布置在X-Y平面上。栅电极85被安置在源电极83与漏电极84之间。源电极83和漏电极84与第一层81具有欧姆接触。举例来说，栅电极85与第一层81具有肖特基接触。
[0187]第一层81的晶格常数小于第二层82的晶格常数。从而，第一