半导体元件的制造方法

专利名称：半导体元件的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种在氮化镓(GaN)村底上具有氮化物类半导体层的 半导体元件及其制造方法。
背景技术：
氮化镓等的氮化物类半导体作为发光元件和其他的电子器件而被 利用或者研究，利用其特性，蓝色发光二极管和绿色发光二极管已经 被实用化。另外，利用氮化物类半导体，正在开发作为下一代的高密 度光盘光源的蓝紫色半导体激光器。
以往，在制作利用了氮化物类半导体的发光元件时，作为衬底， 主要使用蓝宝石衬底。可是，蓝宝石衬底和其上所形成的氮化物类半 导体的晶格不匹配率约为13%非常大，在该氮化物类半导体中高密度地 存在位错等的缺陷，难于得到优质的氮化物类半导体。
另外，近年来，正在开发缺陷密度较少的氮化镓村底(以后称为 "GaN衬底")，与GaN村底的利用方法相关的研究开发盛行。提出有 主要利用GaN衬底来作为半导体激光器用村底.
在使氮化物类半导体在GaN村底上生长的情况下，当使氮化物类 半导体在C面、即(0001 )面上生长时，就产生不能得到良好的结晶 性这样的问题。对于该问题，在专利文献1中，提出了如下技术通 过使GaN衬底的上表面相对于C面倾斜大于等于O. 03。小于等于IO。， 就可以提高形成于该GaN衬底上的氮化物类半导体发光元件的结晶性，
可实现长寿命化。
此外，关于利用氮化物类半导体来形成半导体元件的技术，例如 还公开在专利文献2、 3中。
专利文献l:特开2000-223743号公报专利文献2:特开2000-82676号公报 专利文献3:特开2003-60318号公报
另外，在利用GaN衬底来形成半导体激光器等的半导体元件时， 希望不仅是形成于GaN衬底上的氮化物类半导体层的结晶性良好，而 且其表面的平坦性也良好。但是，在利用专利文献1的技术来使氮化 物类半导体层在GaN衬底上生长时，该氮化物类半导体层的表面的平 坦性不充分，进而不能充分确保其结晶性。因此，在利用该氮化物类 半导体层来形成半导体元件时，存在其电特性恶化或可靠性降低这样 的问题。另外，从半导体元件的制造性的观点出发，不希望使GaN衬 底的上表面较大程度地倾斜.

发明内容
因此，本发明是鉴于上述的问题而提出的，其目的在于提供一种 技术，能够提高利用了 GaN衬底的半导体元件的制造性，同时在GaN 衬底上形成平坦性及结晶性优越的氮化物类半导体层。
本发明的半导体元件具有氮化镓衬底和在上述氮化镓衬底的上表 面上形成的氮化物类半导体层，上述氮化镓衬底的上述上表面相对于 (0001 )面在<1-100>方向具有大于等于0.1°小于等于1.0。的偏 移角度(off angle)。
另外，本发明的半导体元件的制造方法具有如下工序工序(a) 准备上表面相对于(0001 )面在< 1-100 〉方向具有大于等于0.1°小 于等于1.0°的偏移角度的氮化镓衬底；以及工序(b)在上述氮化镓 衬底的上述上表面上形成氮化物类半导体层。
根据本发明的半导体元件以及半导体元件的制造方法，因为氮化 镓衬底的上表面相对于(0001 )面在<1-100>方向具有大于等于0.1 °小于等于l. 0。的偏移角度，所以能够提高本发明的半导体元件的制 造性，同时在氮化镓村底上形成平坦性以及结晶性优越的氮化物类半 导体层。


图l是表示本发明实施方式的氮化镓村底的结构的立体图。 图2是表示本发明实施方式的半导体元件的结构的立体图。图3是表示本发明实施方式的半导体元件的结构的变形例的立体图。
图4是表示本发明实施方式的半导体元件的制造方法的流程图。
图5是表示在氮化镓衬底的上表面的偏移角度和在氮化物类半导 体层的表面的最大高程差的关系的图。
图6是表示氮化镓村底的上表面在<1-100>方向具有偏移角度时 的、< 11-20 >方向的偏移角度和在氮化物类半导体层的上表面的最大 高程差的关系的图。
图7是本发明实施方式的半导体元件的结构的变形例的立体图。
图8是表示对氮化镓衬底的热处理时间和在该氮化镓衬底的上表 面的最大高程差的关系的图。
图9是表示对氮化镓衬底的热处理温度和在该氮化镓衬底的上表 面的最大高程差的关系的图。
图IO是表示氮化物类半导体层的杂质浓度和在该氮化物类半导体 层的上表面的最大高程差的关系的图。
具体实施例方式
图l是表示本发明实施方式的GaN衬底10的结构的立体图。本实 施方式的GaN衬底IO具有六方晶系的结晶结构，利用该GaN衬底10，
来形成半导体激光器和发光二极管等的发光元件、高频电子器件等的 半导体元件。
如图1所示，GaN衬底10的上表面10a相对于C面、即(0001 ) 面在<1-100>方向具有偏移角度6。因此，GaN衬底10的上表面10a 和以与<1-100>方向垂直且与C面平4亍的<11-20>方向为旋转轴、 将与C面平行的面旋转偏移角度6而获得的面平行。在本实施方式中， 偏移角度6设定为大于等于0. 1°小于等于l.O。。
包含本实施方式的GaN衬底10，如图l所示， 一般在GaN衬底的 表面，沿< 11-20〉方向交替排列有位错密度较高的区域21和位错密 度较低的区域22。在利用这种GaN衬底形成半导体元件时，通常是利 用位错密度较低的区域22。
下面，针对利用GaN衬底10而形成的半导体元件的一例进行说明。 图2是表示利用GaN衬底10而形成的氮化物类半导体激光器的结构的立体图。如图2所示，在GaN村底10的上表面10a上层叠着多个氮化 物类半导体层。具体地说，在GaN衬底10的上表面10a上依次层叠有 n型半导体层11、 n型包覆层12、 n型光导层13、多重量子阱(MQW) 活性层14、 p型电子势垒层15、 p型光导层16、 p型包覆层17、 p型 接触层18。并且，在GaN村底10的下表面设置有n电极19，在p型 接触层18的上表面上设置有p电极20,
n型半导体层11例如由厚度为l.Opm的、n型的GaN或n型的铝 镓氮(AlGaN)构成。n型包覆层12例如由厚度为1. Onm的、n型的 AU。7Ga。.93N构成。n型光导层13例如由厚度为0. lpm的、n型的GaN 构成。多重量子阱活性层14具有例如由氮化铟镓(In .2Gafl88N)构成 的厚度为3. 5nm的阱层和由GaN构成的厚度为7. Omn的势垒层交替层 叠的多重量子阱结构。
p型电子势垒层15例如由厚度为0. 02nm的、p型的Alo.2GauN构 成。p型光导层16例如由厚度为O.lpm的、p型的GaN构成。p型包 覆层17例如由厚度为0. 4Mm的、p型的Alu7Gan."N构成。并且，p型 接触层18由厚度为0. lnm的、p型的GaN构成。
具有这种结构的本实施方式的氮化物类半导体激光器在< 1-100 >面解离，在该< 1-100 〉面具有谐振器反射镜。并且，当在n电极19 和p电极20之间施加电压时，从多重量子阱活性层14输出激光。
图3是表示本实施方式的半导体激光器的结构的变形例的立体图。 图3所示的半导体激光器是脊状导波型的半导体激光器，在图1所示 的半导体激光器中，改变p型包覆层17、 p型接触层18以及p电极20 的形状，还具有硅氧化膜52。下面，针对图3所示的半导体激光器的 制造方法进行i兌明。
此外，在n型半导体层ll、 n型包覆层12等的氮化物类半导体层 的结晶生长方法中，存在有机金属气相沉积法(MOCVD法)、分子束外 延法(MBE法)、氢化物气相外延生长法(HVPE)等，在下面的例子中， 使用MOCVD法。在III族原料中，使用三曱基镓(以下称为"TMG")、 三甲基铝(以下称为"TMA，，)或者三甲基铟(以下称为"TMI")， 在V族原料中，使用氨(NHJ气。另外，在n型杂质原料中例如使用 硅烷(SiH4),在p型杂质原料中例如使用二茂镁(CP2Mg)。并且， 在运载这些原料气体的运载气体中，使用氢(H2)气以及氮气(N2)。图4是表示图3所示的半导体激光器的制造方法的流程图。首先， 在步骤sl中，准备例如偏移角度6设定为0.5°的图l所示的GaN村 底10。并且，在步骤s2中对GaN衬底IO进行热处理。在步骤s2中， 首先将GaN衬底10设置在MOCVD装置内。接着，向装置内供给卵3气， 并将装置内的温度升温到1000C升温后，向装置内供给含有仰3气、 N2气以及H2气的混和气体，在该混合气体环境中，对GaN衬底10进行 热处理15分钟。此时，在混和气体中H2气所占的比例例如设定为5%。
接着，在步骤s3中，在GaN衬底IO上层叠含有n型半导体层11 等的多个氮化物类半导体层。在步骤s3中，首先，开始向MOCVD装置 内供给TMG气和SiH4气，使由n型GaN构成的n型半导体层11在GaN 衬底10的上表面10a上生长。并且，进而开始供给TMA气，使由n型 的Al .n7Gan.93N构成的n型包覆层12在n型半导体层11上生长。
接着，停止供给TMA气，使由n型的GaN构成的n型光导层13在 n型包覆层12上生长。其后，停止供给TMG气和SiH4气，将装置内的 温度降温到700t:。然后，使多重量子阱活性层14在n型光导层13上 生长。具体地说，通过供给TMG气、TMI气以及NH3气，生长由Inn.12Ga .88N 构成的阱层，通过供给TMG气和NH3气，生长由GaN构成的势垒层.通 过反复执行该处理，形成具有3对的阱层和势垒层的对的多重量子阱 活性层14。
其后，供给NH3气的同时将装置内的温度又升温到IOOOTC后，开 始供给TMG气、TMA气、CP2Mg气，使由p型的Al9.2Ga。.sN构成的p型 电子势垒层15在多重量子阱活性层14上生长。接着，停止供给TMA 气，使由p型的GaN构成的p型光导层16在p型电子势垒层15上生 长。接着，再次开始供给TMA气，使由p型的Al。.。7Ga。."N构成的厚度 为0. 4 p m的p型包覆层17在p型光导层16上生长。
接着，停止供给TMA气，使由p型的GaN构成的厚度为0. 1 m m的 p型接触层18在p型包覆层17上生长。其后，停止供给TMG气以及 CP2Mg气，将装置内的温度冷却到室温。
像以上那样，当所有的氮化物类半导体层的结晶生长结束、步骤 s3完成时，在步骤s4中，形成成为光导波路的脊部51。在步骤s4中， 首先，在整个晶片上涂敷抗蚀剂，执行光刻工序，从而形成对应于台 面部形状的规定形状的抗蚀剂图形。将该抗蚀剂图形作为掩模，例如通过反应性离子刻蚀(RIE)法，依次刻蚀p型接触层18以及p型包 覆层17。由此，形成成为光导波路的脊部51。此外，作为此时的刻蚀 气，例如使用氯系气体。
接着，在步骤s5中形成p电极20以及n电极19。在步骤s5中， 首先，残留着在步骤s4中作为掩模使用的抗饪剂图形，利用CVD法、 真空蒸镀法、或者喷镀法等，在整个晶片上形成例如厚度为0. 2Mm的 氧化硅膜(SiOz膜)52，除去抗蚀图形的同时，除去处在脊部51上的 氧化硅膜52。该处理被称为"剥离(lift-off)，，。由此，在氧化硅 膜52上形成露出脊部51的开口部53。
接着，在整个晶片上例如通过真空蒸镀法依次形成由铂(Pt)构 成的金属膜和由金(Au)构成的金属膜后，执行抗蚀剂涂敷工序以及 光刻工序，之后，执行湿式刻蚀或干式刻蚀，从而在开口部53内形成 p电极20。
之后，在整个GaN衬底10的下表面，例如通过真空蒸镀法依次形 成由钛(Ti)构成的金属膜和由铝(Al)构成的金属膜，对所形成的 层叠膜进行刻蚀来形成n电极19。并且，进行用于使n电极19欧姆接 触到GaN村底10的熔合处理。
将上面所形成的结构通过解离等加工成条状，在该结构形成两谐 振器端面。并且，对这些谐振器端面实施了端面镀膜后，将该条状结 构通过解离等分割成芯片状。由此，完成图3所示的半导体激光器。
像以上那样，在本实施方式中，因为GaN衬底10的上表面10a相 对于(0001 )面在<1-100>方向具有大于等于0.1°的偏移角度6， 所以在该上表面10a上所形成的n型半导体层11的平坦性以及结晶性 提高。其结杲是，利用n型半导体层11而形成的本实施方式的半导体 元件的电特性提高，可靠性提高。
图5是表示GaN衬底10的上表面10a的偏移角度6和在形成于该 上表面10a上的n型半导体层11的上表面的最大高程差的关系的图。 图5中的菱形符号是如本实施方式那样GaN衬底10的上表面10a在〈 1-100>方向具有偏移角度6时的数据，方形符号和本实施方式不同， 是GaN衬底10的上表面10a在< 11-20 >方向具有偏移角度6时的数 据。后面所述的图9、 10中的菱形符号以及方形符号也是同样。
此外，图5中的纵轴的最大高程差表示使n型半导体层11生长到厚度为4nm、使用原子间力显微镜(Atomic Force Microscopy: AFM) 在纵向200 ymx横向200 pm的范围对该n型半导体层11进行表面观 察时的值.对后面所述的图6、 IO也是同样。
如图5所示，当偏移角度6为大于等于0.1°时，在n型半导体层 11的上表面的最大高程差大幅度地变小，表面形态良好。并且，在< l-100〉方向倾斜GaN村底10的上表面10a的情况下，当偏移角度6 为大于等于O. 25°时，在n型半导体层11的最大高程差进一步减少， 该n型半导体层11的表面形态良好。另一方面，如图5所示，当偏移 角度6比1.0。大时，在n型半导体层11的上表面的最大高程差就变 大。
此外，在偏移角度6为小于等于0. 05°时，因为在n型半导体层 11的表面产生六角小丘，所以在其表面的凹凸增大，不能得到平坦的 形态。
另外，在偏移角度6大于等于0. 05°小于O. 25°时，沿着与偏移 角度6的方向垂直的方向、即与< 1-100 >方向或者< 11-20 >方向垂 直的方向产生台阶状的阶差。但是，在偏移角度6的方向沿<1-100> 方向的情况下，当偏移角度6为大于等于0.25°时，台阶状的阶差减 少，得到更平坦的形态。此时，在n型半导体层11的平均表面粗糙度 可抑制在小于等于0. 5nm。
另一方面，在偏移角度6的方向沿<11-20>方向的情况下，即使 偏移角度6为大于等于0.25° ，也因为图1示出的GaN衬底10的表面 上的位错密度较高的区域21，阻碍台阶流(step flow)生长，所以台 阶状的阶差残留着，不能得到良好的表面形态。这种表面的凹凸产生 如下问题在制作例如像本实施方式的半导体激光器时，不仅在n型 半导体层ll，而且在多重量子阱活性层14也产生阶差，在激光器的谐 振器内的损失变大，阈值电流密度恶化等。
如以上那样，GaN村底10的上表面10a的偏移角度6和其方向给 予形成于该上表面10a的生长层的表面凹凸和结晶性较大的影响，像 本实施方式，在沿<1-100>方向倾斜了大于等于0.1°的GaN^于底10 的上表面10a上制作半导体激光器时，能得到平坦性及结晶性良好且 稳定的元件特性。并且，在沿<1-100>方向倾斜了大于等于0. 25°的 GaN衬底10的上表面10a上制作半导体激光器时，平坦性及结晶性变得更好，在沿<1_100>方向倾斜了大于等于0. 3。的GaN衬底10的上 表面10a上制作半导体激光器时，平坦性及结晶性进一步变好。
进而，在本实施方式中，因为偏移角度6设定为小于等于1. 0° , 所以加工GaN村底10并设置偏移角度6时的加工性提高，进而，容易 形成在GaN村底IO上所层叠的多个氮化物类半导体层。因此，利用了 GaN村底10的半导体元件的制造性提高。
此外，通常在半导体激光器的(1-100)面具有谐振器反射镜，但 是，此时，当沿<1-100>方向的偏移角度6变大时，反射镜损失就变 大。因此，从降低在半导体激光器的反射镜损失这一观点出发也优选 偏移角度6设定在小于等于1.0° 。
在图1所示的GaN衬底10中，只在<1-100>方向设置了偏移角 度6,但是也可以在<11-20>方向设置偏移角度6 1。图6是表示在 GaN衬底10的上表面10a在<1-100>方向具有0.25°的偏移角度6 并还在<11-20>方向具有偏移角度6 1时的、该偏移角度6 1和在形 成于该上表面10a上的n型半导体层11的上表面的最大高程差的关系 的图。
如图6所示，在GaN衬底10的上表面10a沿< 1-100>方向倾斜 0.25。的状态中，当将<11-20>方向的偏移角度6 1设定在大于等于 0°小于等于O. 1。时，在n型半导体层11的上表面的最大高程差几乎 不变化，该n型半导体层ll的表面形态良好。图6示出的结果是偏移 角度6为0.25。时的结果，可是，如果偏移角度6大于等于0. 25°也 是同样的结果。此外，图7表示在图2所示的氮化物类半导体激光器 中利用了分别在< 1-100 >方向具有偏移角度6 、在< 11-20 >方向具 有偏移角度6 1的GaN衬底10时的该氮化物类半导体激光器的结构。
图8是将混合气体中的&气的比例作为参数来表示在生长炉内在 含有NH3气、N2气以及H2气、或者含有NH3气以及N2气的混合气体环境 中用1000°对GaN村底1 0进行热处理时的、在GaN衬底10的上表面 10a的最大高程差和热处理时间的关系的图。
图8中的圆形符号表示H2气的分压为0%时、即混合气体中不含H2 气时的数据，图8中的方形符号、三角符号、叉符号、*符号以及菱形 符号分别表示H2气的分压设定为5%、 10%、 20%、 30%、以及40%时的数 据。另外，图8中的纵轴的最大高程差表示使用AFM在纵向10Mmx横向10jim的范围对GaN衬底10的上表面10a进行表面观察时的值。对 后面所述的图9也是同样。
如图8所示，在上述的步骤2中，当H2气的分压为小于等于30%、 进行大于等于5分钟的热处理时，GaN村底10的上表面10a的凹凸较 大程度地减少。
另外，通过&气的分压为大于等于0%小于等于10%、进行大于等 于10分钟的热处理，GaN衬底10的上表面10a的凹凸可以降低到小于 等于lnm。像本发明，在沿< 1-100 >方向倾斜了大于等于0.1。的GaN 衬底10的上表面10a上形成氮化物类半导体层的情况下，当在GaN衬 底10的上表面10a上有大于等于2nm的凹凸时，就不能最大限度地发 挥提高平坦性以及提高结晶品质的效果。因此，为了使本发明的效果 最大限地、确实地发挥，在氮化物类半导体层生长前，通过热处理使 GaN衬底10的上表面10a的凹凸降低到小于等于lmn是非常重要的。
另外，当长时间进行对GaN衬底10的热处理时，促进在GaN衬底 IO中的氮化镓的分解，氮从该GaN村底IO脱离，其结果是，GaN衬底 10的上表面10a的平坦性没什么^^高。从图8可知，当热处理时间超 过30分钟时，GaN衬底10的上表面10a的凹凸急剧变大。因此，为了 使GaN村底10的平坦性可靠地提高，热处理时间小于等于30分钟是 比较理想的。
另外，关于热处理温度，只要是大于等于80ox:小于等于120or;，
就产生同样的效果，GaN村底10的上表面10a的凹凸减少。并且，通 过将热处理温度设定在大于等于IOOOX:小于等于1200TC， GaN衬底10 的上表面10a的凹凸进一步减少。图9是表示在含有NH3气、&气以及 &气且H2气的分压设定在20%的混合气体环境中，在生长炉内对GaN 村底10进行5分钟的热处理时的、在GaN村底10的上表面10a的最 大高程差和热处理温度的关系的图。如图9所示，在热处理温度为小 于等于700TC的情况下，在GaN衬底10的上表面10a的Ga原子的大量 迁移几乎不发生，所以看不到在该上表面10a的凹凸的降低，但是， 当热处理温度为大于等于800度时，在该上表面10a的凹凸较大程度 地降低。并且，当热处理温度为大于等于IOOOTC时，在GaN衬底10的 上表面10a的最大高程差进一步变小。另一方面，当将热处理温度设 定比1Z001C还高时，对MOCVD装置内的村底加热用加热器的负荷显著增高，需要频繁地更换加热器，是不希望的。进而，氮原子从GaN衬 底10的上表面10a的再蒸发的概率相对于加热温度以指数函数方式增 加，所以在用比1200"还高的温度进行加热时，为了防止氮原子的再 蒸发，就需要使必要的NH3气的流量增加，因此从生产性的观点出发也 不理想。
此外，在&气的分压为小于等于30%的情况下，在GaN村底10中， 因为促进镓(Ga)原子的迁移，所以GaN衬底10的上表面10a的凹凸 减少。
在&气的分压为大于等于30%的情况下，由热处理引起的对衬底 表面的热刻蚀具有较强的作用，所以GaN衬底10的上表面10a的凹凸 几乎不变化。
像以上那样，在步骤s2中，在含NH3的气体、或者H2的比例设定 在小于等于30%的含卵3和H2的气体的环境中，通过对GaN衬底10在 大于等于800"C小于等于1200t:执行大于等于5分钟的热处理，该GaN 衬底10的上表面10a的平坦性就提高。因此，在GaN衬底10的上表 面10a上所形成的氮化物类半导体层的平坦性也进一步提高，从而能 够利用该氮化物类半导体层形成电特性良好的半导体元件。
另外，通过将热处理时间设定为小于等于30分钟，就能确实提高 GaN衬底10的平坦性。
此外，在对GaN衬底IO进行热处理时，在上述例中使用的混合气 体中所包含的N2气具有载气的功能，该N2气对该GaN衬底10的上表面 10a的平坦性的提高几乎没有贡献，所以，N2气未必一定需要包含在混 合气体中。
图10是表示本实施方式的n型半导体层11的杂质浓度和在该n 型半导体层11的上表面的最大高程差的关系的图。如图10所示，通 过将n型半导体层11的杂质浓度设定在大于等于1 x 10"cm—3小于等于 lxl0"cnf3,在其上表面的最大高程差就变小，n型半导体层ll的表面 形态进一步变得良好。另外，通过将n型半导体层11的杂质浓度设定 在大于等于1 x 10"cnf3小于等于1 x 1019cnf3，在其上表面的最大高程差 为比lOnm还小的值，n型半导体层11的表面形态进一步变得良好，并 且，通过将n型半导体层11的杂质浓度设定在大于等于lxl0"cm—3小 于等于5xlO nT3，在其上表面的最大高程差为更小的值，n型半导体层11的表面形态进一步变得良好。
本发明不仅适用于半导体激光器以外的其它的半导体发光元件， 还可以使用于其它的电子器件。
如上所述，根据本发明，能够在GaN衬底上形成平坦性以及结晶 性优越的氮化物类半导体层。这里所说的结晶性是指起因于结晶的原 子排列的规则性、即结晶的结构规则性的该结晶的电光学特性。在不 能确保在氮化物类半导体层的结构规则性时，在氮化物类半导体层形 成不依赖GaN衬底的平坦性的异常结构.异常结构主要能大致区分为 在氮化物类半导体层的表面的不规则的凹凸和被称为小丘的、认可了 反应衬底的结晶学对称性的规则性的表面形状，通常认为小丘在本质 上是小平面(facet)的一种。不规则的凹凸在结晶生长的过程中，因 为III族原子的表面迁移不充分而形成。在表面迁移不充分时，该III 族原子位于在结晶学上本来应配置III族原子的地方的概率减少。因 此，原子级的微观结构规定的特性恶化。具体地说，根据原子空穴和 晶格间原子等的晶格缺陷，作为电特性，由栽流子的扩散概率规定的 载流子移动率降低。另外，形成由杂质引起的发光中心的结果是，光 学特性恶化。另一方面，小平面的形成引起III族原子的表面迁移的 微观各向异性。因此，对半导体激光器的多重量子阱活性层的膜厚引 起空间上的波动。此波动即使是纳米级，也给予发光波长以重大的影 响。
因此，实现不使异常结构形成在氮化物类半导体层的结晶生长在 获得良好的半导体激光器特性方面在本质上是重要的.为了防止异常 结构的形成，像本发明那样，预先对GaN衬底设置适当的偏移角度， 使所谓的台阶流生长产生是有效的。特别是像图1所示的GaN衬底10， 只在一个方向设置偏移角度，通过使单向性的台阶流生长产生，能够 可靠地抑制异常结构的形成。因为结晶生长这样动态的物理化学现象 极其复杂，所以在理论上定量地预测理想的偏移角度非常困难。通常 认为像本实施方式那样，通过实验的手法来调查适当的偏移角度是现 实性较高的手法。
权利要求
1. 一种半导体元件的制造方法，其中，具有工序(a)，准备上表面相对于(0001)面在<1-100>方向具有大于等于0.1°小于等于1.0°的偏移角度的氮化镓衬底；工序(b)，在上述氮化镓衬底的上述上表面上形成氮化物类半导体层；以及工序(c)，在上述工序(a)、(b)之间，在至少含有NH3的气体或者至少含有NH3和H2的气体环境中，对上述氮化镓衬底在大于等于800℃小于等于1200℃下执行大于等于5分钟的热处理，在上述工序(c)中，在使用至少含有NH3和H2的气体时，该气体中H2的比例设定为小于等于30％。
2. 如权利要求1所述的半导体元件的制造方法，其中， 在上述工序(c)中，对上述氮化镓村底执行大于等于5分钟小于等于30分钟的热处理。
3. 如权利要求1或权利要求2所述的半导体元件的制造方法，其中，在上述工序(c)中，对上述氮化镓衬底在大于等于iooot:小于等于1200TC下执行热处理。
4. 如权利要求1或权利要求2所述的半导体元件的制造方法，其中，在上述工序(c)中，对上述氮化镓衬底在IOOOTC下执行大于等于 10分钟的热处理，进而，在使用至少含有冊3和H2的气体时，该气体 中的H2的比例设定为小于等于10%。
全文摘要
本发明涉及一种半导体元件的制造方法，并提供一种技术，能够提高利用了氮化镓衬底(GaN衬底)的半导体元件的制造性，同时在GaN衬底上形成平坦性及结晶性优越的氮化物类半导体层。准备上表面(10a)相对于(0001)面在<1-100>方向具有大于等于0.1°小于等于1.0°的偏移角度θ的氮化镓衬底(10)。并且，在GaN衬底(10)的上表面(10a)上层叠含有n型半导体层(11)的多个氮化物类半导体层，从而形成半导体激光器等的半导体元件。
文档编号H01L21/20GK101452837SQ20081013579
公开日2009年6月10日 申请日期2005年10月27日 优先权日2004年10月27日
发明者大野彰仁, 富田信之, 竹见政义 申请人:三菱电机株式会社