专利名称：生产Ⅲ族氮化物半导体装置的方法
技术领域：
本发明涉及一种生产III族氮化物半导体装置的方法。
在MOCVD法中，在以适当温度加热的基质上提供以氨气和III族烷基化合物如三甲基铝(TMA)，三甲基镓(TMG)和三甲基铟(TMI)的气体，使得气体被热分解，从而在基质上形成一层理想的晶体薄膜。在这种情况下，组成缓冲层原材料气体的金属有机材料如TMA等很昂贵，以致于它们成为导致III族氮化物半导体装置价格增加的一个因素。
如果用另外的方法而不是MOCVD方法形成AlXGa1-XN(O≤X≤1)缓冲层，则可避免使用金属有机材料如TMA，TMG等。例如，已实审的日本专利公开号Hei.5-86646已提出一个建议，其包括以下步骤用高频溅射法形成缓冲层；在含氨气的气氛中(按照实施例含氨和氮)加热基质(在800-1000℃下)；和将III族金属有机材料涂到加热的基质上以热分解III族金属有机材料，以进行它的氮化物的薄膜气相生长，从而在缓冲层上生长与该缓冲层相同组合物的AlXGa1-XN(O≤X≤1)。用高频溅射法形成AlXGa1-XN(O≤X≤1)缓冲层的原材料是高纯度的金属铝和高纯度的金属镓。如果这些原材料用作靶子，则将氩和氮的混合气体用作溅射气体。假使是这样的话，所有的原材料是廉价的。因此，与使用昂贵的金属有机材料作为原材料的MOCVD法形成缓冲层的情况相比，可降低该装置的价格。
本发明人已尝试了在已实审的日本专利公开号Hei.5-86646中公开的方法。结果，在用射频溅射法形成的AlXGa1-XN(O≤X≤1)缓冲层上，用MOCVD方法形成的III族氮化物半导体层的结晶度不能满足本发明人的需要。即，通过该经过试验的方法获得的III族氮化物半导体层的结晶度劣于在用MOCVD方法形成的AlXGa1-XN(O≤X≤1)缓冲层上用MOCVD方法形成的III族氮化物半导体层的结晶度。
本发明人已反复地研究以提高用溅射法获得的III族氮化物半导体层的结晶度。结果，本发明人获得了一个发现，确定了用溅射法在基质上形成III族氮化物半导体层的优选条件。即，如下提供的按照本发明生产III族氮化物半导体装置的方法。
一种生产III族氮化物半导体装置的方法，其中当用溅射法在基质上形成第一III族氮化物半导体层时，选择溅射装置的初始电压不高于溅射电压的110％。
在按照本发明生产III族氮化物半导体装置的方法中，用溅射法在基质上生长第一III族氮化物半导体层时，将初始电压限制在不高于溅射电压的110％。因此，可以设想，第一III族氮化物半导体的生长在生长初期是稳定的，以致第一III族氮化物半导体层在生长初期进入接近单晶的状态。结果，总体上，第一III族氮化物半导体层变为具有极好的结晶度。
另一方面，如果在初期使用高电压，则在初期生长率变得不稳定。结果，可以设想，在材料不同的基质上生长的第一III族氮化物半导体层是易于制成多晶的或非晶形的，而不是单晶的。这对第一III族氮化物半导体层的整体产生影响，降低了第一III族氮化物半导体层的结晶度。
如果第一III族氮化物层可在上面生长，则不特别限制基质的材料。基质材料的实例包括蓝宝石，硅，碳化硅，氧化锌，磷化镓，砷化镓，氧化镁，氧化锰，III族氮化物半导体单晶的单晶等。
其中，优选使用蓝宝石基质，更优选使用具有a平面的蓝宝石基质。<第一III族氮化物层>
在这部分描述中，每种III族氮化物半导体用通式AlXGaYIn1-X-YN(O≤X≤1，O≤Y≤1，O≤X+Y≤1)表示，其包括所谓的二元化合物如AlN，GaN和InN，和所谓的三元化合物如AlXGa1-XN，AlXIn1-XN和GaXIn1-XN(在上面O＜x＜1)。III族元素可部分地用硼(B)，铊(Tl)，或类似物代替。此外，氮(N)可部分地用磷(P)，砷(As)，锑(Sb)，铋(Bi)，或类似物代替。Si，Ge，Se，Te，C，或类似物可用作n-型杂质。Mg，Zn，Be，Ca，Sr，Ba，或类似物可用作p-型杂质。
在本发明中，优选GaN层或AlN层用作第一III族氮化物半导体层。更优选使用AlN层。
不特别限制第一III族氮化物半导体层的膜厚度，但优选在5-300nm范围内选择，更优选在10-100nm范围内选择。
包括反应溅射法的通用方法可用作溅射法。特别地，优选DC溅射法。另外，按照DC磁控管溅射法，用参数可容易地控制膜质量，而由于等离子体对基质侧面的损害可被减少。按照溅射法，使用金属铝，金属镓，金属铟和氮或氨气作为形成第一III族氮化物层的原料。备选地，III族氮化物本身可直接用作靶子。总之，与使用金属有机材料的情况相比，这些原材料是廉价的。
在进行溅射前，通过使用含氩，氮和氧的气体进行等离子体处理(包括蚀刻)可能是有效的。
溅射电压定义为在溅射系统内的基质和靶子之间施加的电压，并且当III族氮化物半导体在基质上生长时，在产生等离子体后，其被稳定下来。该电压是在生长III族氮化物半导体期间的最低电压。另一方面，将初始电压定义为开始溅射时的电压。在开始后3-10秒钟，需要将初始电压限制在不高于溅射电压的110％(参见图3)。
图1表示溅射初始电压和发光二极管的光输出之间的关系。发光二极管10的结构如图2所示。各个层的组合物和膜厚度如下。层 组合物 掺杂剂(厚度)半透明电极19p-型镀金属层 p-GaN Mg(0.3μm)发光层17 超点阵结构量子井层 In0.15Ga0.85N (3.5nm)防渗层 GaN (3.5nm)重复的量子井和防渗层的数量 1-10n型镀金属层16n-GaN Si(4μm)溅射生长层15 AlN (30nm)基质11 蓝宝石(表面a)(300μm)作为第一III族氮化物层的溅射生长层15是在改变初始电压时，通过DC溅射装置形成的。在这个时候，溅射条件是基质温度为450℃，氩流速率18sccm，氮气流速率22sccm，输入电功率和时间因调节初始电压而改变(如3kW和95秒钟)，溅射压力0.5Pa。由n-型镀金属层16和n-型镀金属层16上面的层组成的III族氮化物半导体层是按照普通的方法如MOCVD法形成的。在图1中用垂直轴表示的光输出以这样一种方式测量，即用光检测器检测当将20mA的电流输入给发光二极管时所发出的光。光强度用它对获得的最大输出(在100％电压比下)的比率来表示。
从图1可明显看出，当初始电压高于溅射电压的110％(在图1的水平轴，溅射电压是100％)时，光强度变为0，以致不能充足地获得光输出(用肉眼不能观察到发光)。
图20表示溅射的初始电压与作为n-型镀金属层的GaN层的X射线摇摆曲线中半最大宽度之间的关系。在这个实例中，作为溅射生长层的AlN层在蓝宝石基质上沉积成约60nm的膜厚度，并且进一步生长GaN层至约4μm的膜厚度。从图形中可明显看出，当选择溅射装置的初始电压不高于溅射电压的110％时，可在第一III族氮化物半导体层上形成具有极好结晶度的层。
从上述可明显看出，优选选择溅射系统的初始电压不高于溅射电压的110％。当以前述方法在溅射起始后选择低电压的初始电压并持续几秒钟时，III族氮化物半导体层的生长被稳定化。当将III族氮化物半导体层溅射到不同于蓝宝石的基质上时，由于初始结晶度对在III族氮化物半导体层上生长的晶体有很大的影响，则III族氮化物半导体层的初始结晶度尤其重要。因此，当选择初始电压不高于溅射电压的110％时，III族氮化物半导体材料被结晶为单晶或非常接近于单晶的形式。因此，通过溅射在最初形成的半导体层上进一步形成的层同样易于结晶为单晶。结果，总体上，第一III族氮化物半导体层成为具有极好结晶度的层。
如同上述，在溅射起始后，需要将使用电压控制为低电压并持续几秒钟，但之后可增加使用电压。如此，可有效形成溅射层15。
尽管图1表示在AlN层用作第一III族氮化物半导体层的情况下获得的结果，作为实例第一III族氮化物半导体层是溅射生长层，可以设想在使用另外的III族氮化物半导体材料的情况下，同样可获得相同的结果。
限制溅射初始电压的方法将在下面描述。
一般而言，在溅射起始之后就需要高电压。这是因为需要高电压来破坏电子绝缘膜如靶子表面覆盖的氧化膜。
从这个观点出发，在进行前一次溅射之后，即在进行了生产前一个产品的溅射之后，下一次溅射开始之前，溅射系统内部保持高度真空状态，以致可防止在靶子表面上形成电子绝缘膜，或者即使形成了电子绝缘膜，其可被变薄或变得粗糙。优选地，保持高度真空状态不超过10分钟时间。因此，为在基质和靶子之间进行电流传导，不必要破坏靶子表面上的电绝缘，或可能用非常低的电压破坏电绝缘。
图3表示在溅射开始前，溅射系统内的残余气体压与在溅射装置中使用的电压之间的关系。溅射条件是基质温度为450℃，氩流速率18sccm，氮气流速率22sccm，输入电功率3kW(95秒钟)，溅射时室压0.5Pa。从使用开始约经5秒钟后，使用电压稳定。该稳定的电压称为溅射电压。
图3中的数据(1)表示在这个条件下，即溅射前溅射室内的压力保持在1.10×10-4Pa，并持续600秒，将基质放置于碳托架上的情况。假使是这样的话，溅射的初始电压变为溅射电压的约120％。当在用MOCVD法如此形成的溅射层上形成第二III族氮化物半导体层，从而形成图2所示的发光二极管时，光强度比(相应于图1中的垂直轴)是0，以致不能用肉眼观测到发光。
除了溅射前溅射系统内的压力减小至8.10×10-5Pa，在与前述数据(1)中相同的条件下获得图3中的数据(2)。在数据(2)中，溅射的初始电压约是溅射电压的约104％，其是满足本发明的不高于溅射电压的110％的需要的数值。假使是这样的话，光强度比(相应于图1中的垂直轴)是0.85。
从上述结果可看出，优选选择溅射前溅射罐内的压力不高于1.0×10- 4Pa。
可以设想这个标准也可应用于由另外的III族氮化物半导体而不是AlN组成的溅射层。
除了溅射前溅射罐内的压力为6.40×10-5Pa，并且，基质托架由硅单晶组成以外，在与前述数据(1)相同的条件下获得图3中的数据(3)。在数据(3)中，溅射的初始电压约为溅射电压的102％，其是满足本发明的不高于溅射电压的110％的需要的数值。假使是这样的话，光强度比(相应于图1中的垂直轴)是1.00。
由于比较数据(3)和数据(2)中溅射前溅射罐内的压力没有大的不同，可以设想托架材料从碳到硅单晶的改变导致溅射初始电压的减小和，因此，提高了光强度。通常，与硅单晶相比，碳具有吸收/发射气体分子的倾向。因此可以设想尽管在溅射室内基本相同的真空水平，以便来自碳托架的气体与靶子(Al)的表面反应，数据(2)和数据(3)之间的差异仍然取决于从托架材料中发射的气体的差异。
图4表示在每个碳托架和硅片暴露于空气中3分钟后放置于溅射装置内的情况下，溅射室内压力的变化。从图4可明显看出，从碳托架发射出大量的气体。
从上述描述中，优选托架(基质固定器)由难以吸收/发射气体的材料组成。该材料的实例包括金属，硅，TiN，石英玻璃等。如果托架的至少一个表面由这种材料组成将是另人满意的。
从这个观点出发，优选至少溅射室的内表面由这种材料形成(涂布)。顺便提及，Applied Physics Vol.69，No.1，2000.01，pp.22-28作为参考文献。
图5-17表示在各种晶体上进行反射高能电子衍射能谱得到的照片。
图5和N6是具有蓝宝石平面a的反射高能电子衍射能谱照片。
图7是溅射进行5秒钟后，AlN的反射高能电子衍射能谱照片，溅射在这种情况(数据(3))下进行，即在图3所示的溅射条件(基质温度为450℃，氩流速率18sccm，氮气流速率22sccm，输入电功率3kW(95秒钟)，溅射时室压0.5Pa)下，初始电压是溅射电压的102％。图8是从图7的情况下电子入射角旋转30度时的反射高能电子衍射能谱照片。图9是当通过持续溅射，使得AlN长至30nm膜厚度时的反射高能电子衍射能谱照片。图10是从图9的情况下电子入射角旋转30度时的反射高能电子衍射能谱照片。图11是加热30nm膜厚度的样品后的反射高能电子衍射能谱照片。图12是从图11的情况下电子入射角旋转30度时的反射高能电子衍射能谱照片。从上述可确定，在初始电压为溅射电压的102％的情况下(数据(3))，可在每一级获得良好的结晶度。
图13是在相同的溅射条件下，在初始电压为溅射电压的120％的情况(数据(1))下，溅射进行5秒钟后的反射高能电子衍射能谱照片。图14是当通过持续溅射，使得AlN长至30nm膜厚度时的反射高能电子衍射能谱照片。图15是从图14的情况下电子入射角旋转30度时的反射高能电子衍射能谱照片。图16是加热具有30nm膜厚度的样品后的反射高能电子衍射能谱照片。图17是从图16的情况下电子入射角旋转30度时的反射高能电子衍射能谱照片。从上述可明显看出，初始电压为溅射电压的120％的情况下(数据(1))，每一级的结晶度劣于初始电压为溅射电压的102％的情况(数据(3))。
通常，如图18所示，溅射装置30具有一种控制基质33和靶子31之间使用的电功率的结构。因此，如果基质33和靶子31之间的电流增加，两者之间的电压可被因此而保持低水平。从这个观点出发，倾向于使溅射的初始电压在期望的范围内进行下列检验。
首先，作为增加基质33和靶子31之间的电流的方法，将溅射室36内的防粘板37电接地。因此，从靶子31(偏负电性)发射的电通量线(electricfluxlines)不仅通向基质33(通常，接地)，而且通向防粘板37。结果，进入基质33的电通量线密度，即在这部分中的电场被减少，以致相对于靶子的电势被减少。换句话说，与仅将基质33电接地相比较，当将防粘板37电接地时，从靶子31发射的电通量线的数量增加，使得电流升高，从而减少了靶子31和基质33之间的电势。
从相同的观点出发，优选将基质33的面积制得小些。例如，选择基质33的面积不大于与靶子31同样大的面积的100％。
更进一步从相同观点出发，托架34(基质固定器)的表面和/或溅射室36的表面是由导电性材料形成(涂布)的。导电材料的实例可包括难以吸收/发射气体的导电金属和TiN等。
按照本发明人的检验，用DC溅射法形成第一III族氮化物半导体层的优选溅射条件如下。当满足这些条件时，可防止在进行溅射过程中发生的异常放电。
优选的DC溅射条件气流速率0.67m/s或更高气压1.5Pa或更高输入电功率5.7w/cm2或更低气体比(N2/(Ar+N2))≥43％温度400℃或更高图19表示在由异常放电产生的电弧放电数与每个溅射条件之间的关系的图表<第二III族氮化物半导体层>
第二III族氮化物半导体层具有装置功能。装置的实例包括光学装置如发光二极管，光检测器，激光二极管，太阳能电池等；双极器件如整流器，薄石英片整流器，晶体管等；单极器件(unipolar device)如场效晶体管(FET)等；和电元件如微波元件等。本发明也可用于作为这些装置的中间体生产的层压材料。
顺便提及，具有MIS接头，PIN接头或p-n接头的同型结构，杂结构或双杂结构可用作发光装置的结构。量子井结构(单量子井结构或多量子井结构)可用作发光层。
用于形成上述第一III族氮化物层的相同的材料可用作形成第二III族氮化物半导体层的材料。第二III族氮化物半导体可包含任何光掺杂剂。Si，Ge，Se，Te，C，或类似物可用作n-型杂质。Mg，Zn，Be，Ca，Sr，Ba，或类似物可用作p-型杂质。
为获得更杰出的结晶度，优选将GaN层或AlXGa1-XN(O≤X≤1)层用作开始与第一III族氮化物层接触的第二III族氮化物半导体层。
不特别限制形成第二III族氮化物半导体层的方法。例如，除了金属有机化学气相沉积法(MOCVD法)，也可用已知方法如分子束外延法(MBE法)，卤化物蒸汽相外延法(HVPE法)，溅射法，离子电镀法，电子簇射法(electron showering method)或类似的方法来形成第二III族氮化物半导体层。
当用MOCVD法形成第二III族氮化物半导体层时，随着基质温度的升高，第一III族氮化物层被加热。
优选在MOCVD法中使用的载气是氢气和氮气的任何一种，或氢气和氮气的混合物。
换句话说，优选在包含氢气和氮气的任何一种，和含氮气体(氨，肼或类似物)的混合气体的气氛下加热第一III族氮化物层。在这个时候，优选在1000-1250℃的范围内选择热处理温度。
顺便提及，在形成第一III族氮化物半导体层之后，保持第一III族氮化物半导体层不被任何处理，在其上面形成第二III族氮化物半导体层。
通常，在MOCVD法中，作为预处理，通常进行底涂层(在这种情形下为第一III族氮化物半导体层)的洗涤(如超声净化，丙酮洗涤，酸洗涤等)。然而，按照本发明人的检验，通过进行如此洗涤获得的很多发光装置没有均匀地发光。另一方面，当省略这种洗涤时，并在保持第一III族氮化物半导体层处于生长状态，在第一III族氮化物半导体层上生长第二III族氮化物半导体层时，可从以这种方式获得的发光装置获得均匀的发光，即，几乎没有不均匀的发光。
这个实施方案表示发光二极管10。图2表示发光二极管10的示意图。
各个层的说明如上描述。
n-型镀金属层16可以具有双层结构，该双层结构在发光层17侧面上具有低电子密度的n-层和在底涂层15侧面上具有高电子密度的n+层。
发光层17并不限于超点阵结构。单杂结构，双杂结构，相同接头结构(homo junction structure)，或类似结构都可用作发光装置的结构。
添加了受体如镁或类似物，并具有宽带隙的III族氮化物半导体层可插入到发光层17和p-型镀金属层18之间。这是防止注入到发光层17内的电子分散入p-型镀金属层18。备选地，p-型镀金属层18本身可由p-AlGaN:Mg制成。
p-型镀金属层18可以具有双层结构，该双层结构在发光层17侧面上具有低孔隙密度的p-层和在电极侧面上具有高孔隙密度的p+层。
如下生产具有上述构型的发光二极管。
首先，将蓝宝石基质(托架由硅制成)置于DC溅射装置的溅射室内。溅射层的内部被抽空至6.40×10-5Pa，以致在完成前一次溅射后，即在完成生产前一个产品的溅射后10分钟内重新进行溅射。如此，在下列条件下形成溅射生长层15。
基质具有a平面的蓝宝石基质温度450℃AlN层的膜厚度30nm溅射气体氩(18sccm)/氮气(22sccm)罐压0.5PaDC功率3kW(约700cm2的电极面积)然后，将基质移至MOCVD装置。使用氢气作为载气，不用任何洗涤步骤，用通用方法形成由n-型镀金属层16和在n-型镀金属层16上面的层构成的第二III族氮化物半导体层。顺便提及，在形成n-型镀金属层16时，基质温度为1130℃。
然后，形成了掩膜，并且通过反应离子蚀刻部分地去除p-型镀金属层18，发光层17和n-型镀金属层16，从而暴露其上形成n电极垫板21的n-型镀金属层16。
将光致抗蚀剂均匀地涂到半导体表面，然后通过光刻法从p-型镀金属层18上的形成电极部分去除光致抗蚀剂，从而从这部分暴露p-型镀金属层18。通过蒸发装置在暴露的p-型镀金属层18上形成Au-Co透明电极层19。
然后，同样地沉积p电极垫板20和n电极垫板21。工业适用性尽管在本说明书中发光装置作为实例已被描述，但是，理所当然地，本发明可用于各种半导体装置，还可用于作为这些半导体装置的中间体的层压材料。
本发明并不完全局限于对实施本发明和实施例的方式的描述上。如果未脱离权利要求的描述，那些在本领域的技术人员容易想到的各种改变应当包含于本发明。
下列段落是公开的内容。
21.一种生产III族氮化物半导体层的方法，其特征在于，当用溅射方法在基质上形成第一III族氮化物半导体层时，选择溅射装置的初始电压不高于溅射电压的110％。
22.按照段落号21的生产III族氮化物半导体层的方法，其特征在于，基质由蓝宝石制成。
23.按照段落号22的生产III族氮化物半导体层的方法，其特征在于，在具有a平面的蓝宝石上形成第一III族氮化物半导体层。
24.按照段落号21-23任何一项的生产III族氮化物半导体层的方法，其特征在于，第一III族氮化物半导体层由AlXGa1-XN(O≤x≤1)制成25.按照段落号21-23任何一项的生产III族氮化物半导体层的方法，其特征在于，第一III族氮化物半导体层由AlN制成。
26.按照段落号21-25任何一项的生产III族氮化物半导体层的方法，其特征在于，溅射方法为DC溅射法。
27.按照段落号21-26任何一项的生产III族氮化物半导体层的方法，其特征在于，选择溅射开始前溅射装置内的室压不高于1×10-4Pa。
28.按照段落号21-27任何一项的生产III族氮化物半导体层的方法，其特征在于，在溅射装置内的基质固定器由金属，石英玻璃，或硅制成。
29.按照段落号21-27任何一项的生产III族氮化物半导体层的方法，其特征在于，溅射装置内的基质固定器和/或溅射室的内部由导电材料制成。
30.按照段落号21-29任何一项的生产III族氮化物半导体层的方法，其特征在于，溅射室内的防粘板是电接地的。
31.按照段落号21-30任何一项的生产III族氮化物半导体层的方法，其特征在于，基质的面积不大于与靶子同样大的面积的100％。
32.按照段落号21-31任何一项的生产III族氮化物半导体层的方法，其特征在于，当通过溅射形成的第一III族氮化物半导体层保持未处理状态时，用MOCVD方法在其上形成第二III族氮化物半导体层。
33.按照段落号29的生产III族氮化物半导体层的方法，其特征在于，导电材料包含导电金属或TiN。
34.按照段落号32的生产III族氮化物半导体层的方法，其特征在于，第一III族氮化物半导体层的未处理状态不包括任何洗涤步骤。
35.按照段落号21的生产III族氮化物半导体层的方法，其特征在于，当输入电功率保持恒定时，溅射电压是适合生长第一III族氮化物半导体层的最低电压。
41.III族氮化物半导体装置，具有基质，和在基质上形成的第一III族氮化物半导体层，其特征在于，在选择溅射装置的初始电压不高于溅射电压的110％的条件下，通过溅射形成第一III族氮化物半导体层。
42.按照段落号41的III族氮化物半导体装置，其特征在于，基质由蓝宝石制成。
43.按照段落号42的III族氮化物半导体装置，其特征在于，在具有a平面的蓝宝石上形成第一III族氮化物半导体层。
44.按照段落号43的III族氮化物半导体装置，其特征在于，第一III族氮化物半导体层由AlXGa1-XN(O≤x≤1)制成。
45.按照段落号41-43任何一项的III族氮化物半导体装置，其特征在于，第一III族氮化物半导体层由AlN制成。
46.按照段落号41-45任何一项的III族氮化物半导体装置，其特征在于，溅射方法是DC溅射法。
47.按照段落号41-46任何一项的III族氮化物半导体装置，其特征在于，选择在溅射开始前溅射装置内的室压不高于1×10-4Pa。
48.按照段落号41-47任何一项的III族氮化物半导体装置，其特征在于，溅射装置内的基质固定器由金属，石英玻璃，或硅制成。
49.按照段落号41-47任何一项的III族氮化物半导体装置，其特征在于，溅射装置内的基质固定器和/或溅射室内部由导电材料制成。
50.按照段落号41-49任何一项的III族氮化物半导体装置，其特征在于，溅射罐内的防粘板是电接地的。
51.按照段落号41-50任何一项的III族氮化物半导体装置，其特征在于，基质面积不大于与靶子同样大的面积的100％。
52.按照段落号41-51任何一项的III族氮化物半导体装置，其特征在于，当通过溅射形成的第一III族氮化物半导体层保持未处理状态时，用MOCVD法在第一III族氮化物半导体层上形成第二III族氮化物半导体层。
53.按照段落号49的III族氮化物半导体装置，其特征在于，导电材料包含导电金属或TiN。
54.按照段落号52的III族氮化物半导体装置，其特征在于，第一III族氮化物半导体层的未处理状态不包括任何洗涤步骤。
55.按照段落号41的III族氮化物半导体装置，其特征在于，当输入电功率保持恒定时，溅射电压是适于生长第一III族氮化物半导体层的最低电压。
56.按照段落号41-52任何一项的III族氮化物半导体装置，其特征在于，从第二III族氮化物半导体层形成发光装置结构或光检测器结构。
71.一种生产III族氮化物半导体装置的方法，其特征在于，用不使用金属有机材料作为原材料的方法(如包括反应溅射法的溅射法(特别地，DC溅射法或DC磁控管溅射法)，蒸发法，离子电镀法，激光烧蚀法，ECR法等)在基质上形成第一III族氮化物半导体层时，选择刚开始形成后的第一III族氮化物半导体层的生长速率不高于最低生长速率(在第一III族氮化物半导体层可生长的条件下的最低生长速率)。
权利要求
1.一种生产III族氮化物半导体装置的方法，包含用溅射法在基质上形成第一III族氮化物半导体层的步骤，其中选择在所述步骤中的初始电压不高于溅射电压的110％。
2.按照权利要求1的生产III族氮化物半导体装置的方法，其中所述基质由蓝宝石制成。
3.按照权利要求2的生产III族氮化物半导体装置的方法，其中在具有a平面的所述蓝宝石上形成所述第一III族氮化物半导体层。
4.按照权利要求1的生产III族氮化物半导体装置的方法，其中所述第一III族氮化物半导体层由AlXGa1-XN(0≤X≤1)制成。
5.按照权利要求1的生产III族氮化物半导体装置的方法，其中所述第一III族氮化物半导体层由AlN制成。
6.按照权利要求1的生产III族氮化物半导体装置的方法，其中所述溅射法是DC溅射法。
7.按照权利要求1的生产III族氮化物半导体装置的方法，进一步包含选择在所述溅射法中使用的溅射装置内的压力在开始溅射前不高于1×10-4pa的步骤。
8.按照权利要求1的生产III族氮化物半导体装置的方法，其中在所述溅射法中使用的所述溅射装置内的基质固定器由金属，石英玻璃，或硅制成。
9.按照权利要求1的生产III族氮化物半导体装置的方法，其中用于所述溅射法的所述溅射装置内的基质固定器和溅射室内部的至少一种由导电材料制成。
10.按照权利要求9的生产III族氮化物半导体装置的方法，其中所述导电材料包含导电金属和TiN的至少一种。
11.按照权利要求9的生产III族氮化物半导体装置的方法，其中在所述溅射室内的防粘板是电接地的。
12.按照权利要求1的生产III族氮化物半导体装置的方法，其中选择所述基质的面积不大于与靶子同样大的面积的100％。
13.按照权利要求1的生产III族氮化物半导体装置的方法，进一步包含下列步骤保持所述第一III族氮化物半导体层处于未处理状态；和用MOCVD法在所述第一III族氮化物半导体层上形成第二III族氮化物半导体层。
14.按照权利要求13的生产III族氮化物半导体装置的方法，其中保持所述未处理状态的步骤不包括任何清洗步骤。
15.按照权利要求1的生产III族氮化物半导体装置的方法，其中当输入电功率保持恒定时，所述溅射电压是用于生长所述第一III族氮化物半导体层的最低电压。
16.按照权利要求1的生产III族氮化物半导体装置的方法，进一步包含从第二III族氮化物半导体层形成发光装置结构或光检测器结构的步骤。
全文摘要
提出了一种适于用溅射法在基质上形成III族氮化物半导体层的优选条件。当用溅射法在基质上形成第一III族氮化物半导体层时，选择溅射装置的初始电压不高于溅射电压的110％。
文档编号H01S5/00GK1425189SQ01808301
公开日2003年6月18日 申请日期2001年4月20日 优先权日2000年4月21日
发明者千田昌伸, 伊藤润, 千代敏明, 柴田直树, 浅见静代 申请人:丰田合成株式会社