浓度的最大值(约1.18 X 1021atoms/cm3)位于界面近旁区域内，但超过上述合适范围(3 X 117?2 X102QatomS/Cm3)的上限值而偏出该合适范围，成为有裂纹的不良样本。另外，在样本#39中，AlN层3的内部区域的Ga浓度集中在界面近旁区域，但和良品样本#34比较高了约10倍。
[0067]根据图4?图6所示的Ga浓度的测定结果可知，为了得到无裂纹的良品样本，Ga原子以适量的浓度分布存在于存在蓝宝石基板2与AlN层3的界面近旁、其结果分散存在于蓝宝石基板的表面以及其近旁这一点是重要的，可知，如此在AlN层3的生长前或同时对蓝宝石基板的表面提供Ga原子是重要的。更具体地，认为需要让AlN层3的除去表面近旁区域以外的内部区域的Ga浓度的最大值处于上述合适范围内(3 X 117?2 X 1020atoms/cm3)，且成为该最大值的位置存在于界面近旁区域内。
[0068]进而，各良品样本#15、#32?#34的AlN层3的内部区域的成为Ga浓度的最大值的深度，确实是界面近旁区域内，但若更详细观察，则可知是存在于从蓝宝石基板2与AlN层3的界面起到向AlN层3侧离开300nm的位置为止的更接近于该界面的区域。假设界面位置的确定中有10nm程度的误差，上述Ga浓度成为最大值的深度也可以说确实是存在于界面近旁区域内。另外，各良品样本#15、#32?#34的Ga浓度分布旁证了Ga原子更多集中存在于蓝宝石基板2与AlN层3的界面近旁。
[0069]另外，也可以将该Ga浓度的最大值的上述合适范围的下限值设定在3X 1017atoms/cm3?6 X 1017atoms/cm3之间。例如，该合适范围的下限值优选是4 X 1017atoms/cm3或5 X1017atoms/cm3。另外，也可以将该Ga浓度的最大值的上述合适范围的上限值设定在1.1 X1020atoms/cm3?2 X 1020atoms/cm3之间。例如优选是1.5 X 1020atoms/cm3或1.2 X 1020atoms/cm3。另外，也可以任意组合该下限值和上限值。
[0070]在上述说明中，明确了以第I制作方法制作的样本以及以第3制作方法制作的无裂纹的良品样本的Ga浓度分布，是AlN层3的除去表面近旁区域以外的内部区域的得到Ga浓度的最大值的深度方向的位置存在于上述界面近旁区域内，该Ga浓度的最大值存在于3 X1017atoms/cm3以上、2 X 102Qatoms/cm3以下的合适范围内，但关于以第2制作方法制作的样本的Ga浓度分布未进行测定。但是，第2制作方法如上述的说明所明确的那样，由于成为表面处理工序具备第I制作方法的表面处理工序和第3制作方法的表面处理工序两者的折衷构成，因此显然:通过适当地调整TMG的提供量，能和第I以及第3制作方法同样，能使AlN层3的除去表面近旁区域以外的内部区域的得到Ga浓度的最大值的深度方向的位置存在于上述界面近旁区域内，该Ga浓度的最大值存在于3 X 1017atoms/cm3Wl、2X 102Qatoms/cm3以下的合适范围内。
[0071]以上详细说明了本制作方法以及本模板，但本发明的特征在于，在具备蓝宝石基板2、和在其上以外延生长形成的AlN层3而构成的成为使GaN系化合物半导体层外延生长的基底的模板、以及其制作方法中，除去上述表面近旁区域以外的AlN层3的内部区域中的以二次离子质量分析法得到的Ga浓度的深度方向的浓度分布中的获得最大值的深度方向的位置，存在于上述界面近旁区域内，该Ga浓度的最大值成为3X1017atomS/Cm3以上、2X102QatomS/Cm3以下，上述说明中所用和条件等是用于说明的一例，这些条件等只要能使本发明具备上述特征即可，能适宜变更。
[0072]另外，在上述实施方式中，作为AlN层3的外延生长法设想M0VPE，作为将Ga原子4分散提供到蓝宝石基板2的表面的表面处理工序，在第I制作方法中，说明了在AlN生长工序前，以给定的流量以及时间将成为MOVPE中的Ga的原料(前体)的TMG提供到该反应室内的情况，在第2制作方法中，说明了在AlN生长工序前以及AlN生长工序开始后都进行该TMG的提供的情况，在第3制作方法中，说明了和AlN生长工序开始同时开始该TMG的提供的情况。但AlN层3的外延生长法并不限定于M0VPE，例如也可以使用氢化物VPE法。进而，表面处理工序也是只要能将Ga原子4分散提供到蓝宝石基板2的表面，使得到上述Ga浓度的最大值的深度存在于界面近旁区域内，使该Ga浓度的最大值成为上述合适范围内的方法即可，并不限定于上述第I?第3制作方法中例示的方法。在上述第I?第3制作方法中，表面处理工序说明了将蓝宝石基板2收入者反应室内后才开始的情况，但例如在将蓝宝石基板2收容在反应室内前将适量的Ga的原料预先提供到反应室内，也能起到同样的效果。
[0073]接下来，说明在以本制作方法制作的本模板I上使GaN系化合物半导体层外延生长而制作的氮化物半导体装置。由形成于本模板I上的GaN系化合物半导体层的层叠结构形成例如发光二极管、半导体激光器、开关元件、放大元件等的元件结构。本氮化物半导体装置的特征在于成为基底的本模板I，形成于其上的元件结构并没有特定的限定。在例如是发光二极管的情况下，作为元件结构例如将比图7例示的现有的发光二极管的ELO-AlN层103更上层部分的元件结构直接或隔着其它GaN系化合物半导体层层叠在本模板I上，由此制作作为氮化物半导体装置的发光二极管。
[0074]产业上的利用可能性
[0075]本发明所涉及的外延生长用模板以及其制作方法，能利用在发光二极管或半导体激光器等的GaN系氮化物半导体装置的制作中。
[0076]标号的说明
[0077]I外延生长用模板
[0078]2蓝宝石基板
[0079]3 AlN层
[0080]4 Ga原子
【主权项】
1.一种模板的制作方法，是在蓝宝石基板的表面上具有AlN层、成为使GaN系化合物半导体层外延生长的基底的模板的制作方法， 模板的制作方法的特征在于，具有: 将Ga原子分散提供到蓝宝石基板的表面的表面处理工序;和 在所述蓝宝石基板上使AlN层外延生长的AlN生长工序， 所述AlN层的除去从表面起到深度10nm为止的表面近旁区域以外的所述AlN层的内部区域中的能以二次离子质量分析法得到的Ga浓度在与所述蓝宝石基板的表面垂直的深度方向的浓度分布当中的得到所述Ga浓度的最大值的所述深度方向的位置，存在于从所述蓝宝石基板的界面起向所述AlN层侧离开400nm的位置为止的界面近旁区域内，所述Ga浓度的最大值为 3X 1017atoms/cm3以上、2 X 102Qatoms/cm3以下。2.根据权利要求1所述的模板的制作方法，其特征在于， 在所述表面处理工序中，向进行所述AlN生长工序的生长室内提供成为Ga的原料的化合物。3.根据权利要求1或2所述的模板的制作方法，其特征在于， 在所述表面处理工序的结束后、和所述表面处理工序的开始同时、或所述表面处理工序的中途的任意的定时，开始所述AlN生长工序。4.根据权利要求1?3中任一项所述的模板的制作方法，其特征在于， 在所述二次离子质量分析法中使用的一次离子种是02+。5.一种外延生长用模板，其特征在于，具备: 在表面分散存在Ga原子的蓝宝石基板;和 在所述蓝宝石基板上外延生长而成的AlN层， 所述AlN层的除去从表面起直到深度10nm为止的表面近旁区域以外的所述AlN层的内部区域中的能以二次离子质量分析法得到的Ga浓度在与所述蓝宝石基板的表面垂直的深度方向的浓度分布当中的能得到所述Ga浓度的最大值的所述深度方向的位置，存在于从所述蓝宝石基板的界面起直到向所述AlN层侧离开400nm的位置为止的界面近旁区域内，所述Ga 浓度的最大值为3 X 1017atoms/cm3以上、2 X 1020atoms/cm3以下。6.根据权利要求5所述的外延生长用模板，其特征在于， 在所述二次1?子质量分析法中使用的一次1?子种为〇2+。7.一种氮化物半导体装，其特征在于，具备: 权利要求5或6所述的外延生长用模板;和 在所述模板上外延生长而成的I层以上的GaN系化合物半导体层。
【专利摘要】提供一种外延生长用模板的制作方法，具有：将Ga原子分散提供到蓝宝石基板的表面的表面处理工序、和在所述蓝宝石基板上使AlN层外延生长的AlN生长工序，所述AlN层的除去从表面起到深度100nm为止的表面近旁区域以外的所述AlN层的内部区域中的能以二次离子质量分析法得到的Ga浓度在与所述蓝宝石基板的表面垂直的深度方向的浓度分布当中的得到所述Ga浓度的最大值的所述深度方向的位置，存在于从所述蓝宝石基板的界面到向所述AlN层侧离开400nm的位置为止的界面近旁区域内，所述Ga浓度的最大值为3×1017atoms/cm3以上、2×1020atoms/cm3以下。
【IPC分类】H01L21/20, H01L33/32, H01L21/205, C30B29/38
【公开号】CN105612276
【申请号】CN201480018246
【发明人】西瑞尔·佩诺特, 平野光
【申请人】创光科学株式会社
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2014年8月29日
【公告号】WO2016031039A1