Iii族氮化物半导体元件、iii族氮化物半导体元件的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及III族氮化物半导体元件、和III族氮化物半导体元件的制造方法。
【背景技术】
[0002] 专利文献1中记载了p型氮化镓系化合物半导体的制作方法。
[0003] 现有技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1 :日本特开平5-183189号公报
【发明内容】
[0006] 发明所要解决的问题
[0007] 专利文献1中记载了使用由通过等离子体CVD法生长的Si02构成的膜对氮化镓 系化合物半导体进行退火的技术。
[0008] 根据发明人的研究，通过等离子体CVD沉积而成的SiN、Si02、SiON等的膜具有 1X1021?lX1022cm_3左右的氢浓度，膜中的大部分氢以Si-〇H键的形式含有。Si-〇H键在 超过摄氏1000度左右的温度下逐渐分解，产生活性氢（H)。另外，通过等离子体CVD形成的 沉积膜具有对表面的氢钝化效果。
[0009] 该膜中的氢对p型掺杂剂的活化不利。另外，在半极性面上形成的p型半导体区 域与具有c面的半导体区域相比，氢难以从III族氮化物半导体中脱离，因此难以进行p型 掺杂剂的活化。
[0010] 本发明鉴于这样的情况而进行。本发明的某侧面的目的在于提供在III族氮化物 半导体中促进P型掺杂剂的活化的半导体元件和制作元件的方法。另外，本发明的某侧面 的目的在于提供在III族氮化物半导体中促进P型掺杂剂的活化的制作P型III族氮化物 半导体的方法。另外，本发明的某侧面的目的在于提供半极性面上P型III族氮化物半导 体。
[0011] 用于解决问题的方法
[0012] 本发明的一个侧面的III族氮化物半导体元件，在形成于半极性面衬底上的P 型III族氮化物半导体区域中，所述P型III族氮化物半导体区域内含有的H浓度为P 型掺杂剂浓度的25%以下，并且所述p型III族氮化物半导体区域内含有的氧浓度为 5X1017atoms/CC以下，所述半极性面衬底的主面的法线轴与所述半极性面衬底的c轴所成 的角度在波导轴的方向上处于45度以上且80度以下或100度以上且135度以下的角度范 围。
[0013] 本发明的另一侧面的III族氮化物半导体元件的制造方法，其具备：在具有含有P 型掺杂剂的III族氮化物半导体层的半导体区域上生长具有IX102°cnT3以下的氢浓度的 低氢含量膜的工序；和在生长所述低氢含量膜后对所述半导体区域进行活化退火，由所述 Ill族氮化物半导体层形成P型III族氮化物半导体层的工序，所述低氢含量膜由与III族 氮化物不同的材料构成，半极性面衬底的主面的法线轴与所述半极性面衬底的C轴所成的 角度在波导轴的方向上处于45度以上且80度以下或100度以上且135度以下的角度范围。
[0014] 发明效果
[0015] 如以上说明的，根据本发明的某侧面，可提供在III族氮化物半导体中促进P型掺 杂剂活化的半导体元件和制作元件的方法。
【附图说明】
[0016] 图1是表示包括本实施方式的制作P型III族氮化物半导体的方法和制作半导体 元件的方法中的主要工序的工序流程图。
[0017] 图2是示意表示本实施方式的方法中的主要工序的图。
[0018] 图3是示意表示本实施方式的方法中的主要工序的图。
[0019] 图4是示意表示本实施方式的方法中的主要工序的图。
[0020] 图5是示出本实施方式的氮化物半导体发光元件的结构的图。
[0021] 图6是表示该实施例中制作的III族氮化物半导体激光元件的图。
[0022] 图7是表示基于不同退火处理的Mg浓度与H浓度的关系的图。
【具体实施方式】
[0023] 接着对本发明的方式进行说明。本发明的一个方式的III族氮化物半导体元件， 在形成于半极性面衬底上的P型III族氮化物半导体区域中，所述P型III族氮化物半导 体区域内含有的H浓度为p型掺杂剂浓度的25%以下，并且所述p型III族氮化物半导体 区域内含有的氧浓度为5X1017at〇ms/CC以下，所述半极性面衬底的主面的法线轴与所述 半极性面衬底的c轴所成的角度在波导轴的方向上处于45度以上且80度以下或100度以 上且135度以下的角度范围。在该III族氮化物半导体元件中，所述半导体元件的发光波 长可以处于480nm以上且550nm以下的范围。
[0024] 本发明的一个方式所涉及的III族氮化物半导体元件的制造方法，其具备：在具 有含有P型掺杂剂的III族氮化物半导体层的半导体区域上生长具有1X102°cnT3以下的氢 浓度的低氢含量膜的工序；和在生长所述低氢含量膜后对所述半导体区域进行活化退火， 由所述III族氮化物半导体层形成P型III族氮化物半导体层的工序，所述低氢含量膜由 与III族氮化物不同的材料构成，半极性面衬底的主面的法线轴与所述半极性面衬底的c 轴所成的角度在波导轴的方向上处于45度以上且80度以下或100度以上且135度以下的 角度范围。在该制造方法中，生长所述低氢含量膜的工序可以如下方式进行：在成膜装置中 在不使用包含氢的物质的情况下生长所述低氢含量膜。另外，在该制造方法中，所述活化退 火的温度优选为摄氏600度以上。另外，该III族氮化物半导体元件的制造方法中，所述低 氢含量膜可以具备电介质。
[0025]在上述方式中，所述低氢含量膜可以包含硅氧化物、锆氧化物、铝氧化物、钛氧化 物、钽氧化物中的至少任意一者。另外，在上述方式中，所述低氢含量膜可以具备具有氢吸 留性的金属。另外，在上述方式中，所述低氢含量膜可以包含Ti(钛）、Pd(钯）、Ni(镍）、 Co(钴）、Pt(钼）、Rh(铑）中的至少任意一者。
[0026] 在上述方式中，所述低氢含量膜可以通过气相生长法形成。另外，在上述方式中， 所述低氢含量膜可以通过蒸镀法形成。另外，在上述方式中，所述低氢含量膜可以通过电子 束蒸镀法形成。
[0027] 本方式所涉及的制造方法在形成所述p型III族氮化物半导体层后，还可以具备 以使所述P型III族氮化物半导体层在所述半导体区域的表面露出的方式除去所述低氢含 量膜的工序。另外，本方式所涉及的制造方法在形成所述P型III族氮化物半导体层的工 序之后，具备对所述P型III族氮化物半导体层进行加工而形成脊形结构的工序，所述脊形 结构可以沿所述半极性面衬底的c轴与m轴或a轴所规定的基准面延伸。在上述方式中， 所述III族氮化物半导体层可以具备Mg掺杂GaN层、Mg掺杂A1N层、Mg掺杂InN层、Mg掺 杂AlGaN层、Mg掺杂InGaN层、Mg掺杂InAlGaN层、Mg掺杂InAIN层中的至少任意一者。
[0028] 本发明的一个方式所涉及的半极性面上p型III族氮化物半导体，在由III族氮 化物半导体形成的形成于半极性面衬底上的P型III族氮化物半导体区域中，P型层内含 有的H浓度为p型掺杂剂浓度的25%以下，并且p型层内含有的氧浓度为5X1017atoms/cc 以下。
[0029] 本发明的一个方式涉及制作p型III族氮化物半导体的方法。该方法具备：(a) 使具有IX102°cnT3以下的氢浓度、并且能够吸附氢的低氢含量膜在具有含有p型掺杂剂的 III族氮化物半导体层的半导体衬底上生长的工序，和（b)在生长所述低氢含量膜后对所 述半导体区域进行活化退火，由所述III族氮化物半导体层形成P型III族氮化物半导体 层的工序。所述低氢含量膜由与III族氮化物不同的材料构成。此时，低氢含量膜可以直 接与P型III族氮化物半导体连接，也可以经由其他材料间接地与p型III族氮化物半导 体连接。
[0030] 根据该制作P型III族氮化物半导体的方法，在活化退火时，在生长由与III族氮 化物不同的材料构成的低氢含量膜后进行热处理。在III族氮化物半导体层中氢与P型掺 杂剂键合。由于低氢含量膜的氢浓度被降低，因此在活化退火时几乎不产生多余的氢。因 此，能够进行更有效的活化，具有IX102°cnT3以下的氢浓度的低氢含量膜促进经由低氢含 量膜的放出。
[0031]本发明的一个方式涉及制作P型III族氮化物半导体的方法。该方法具备：(a) 在具有含有P型掺杂剂的III族氮化物半导体层的半导体衬底上生长氢含量为1X102°cnT3 以下的低氢含量膜的工序；和（b)在生长所述低氢含量膜后对所述半导体区域进行活化退 火，由所述III族氮化物半导体层形成P型III族氮化物半导体层的工序。所述低氢含量 膜由与III族氮化物不同的材料构成。此时，低氢含量膜可以直接与P型III族氮化物半 导体连接，也可以经由其他材料间接地与P型III族氮化物半导体连接。
[0032] 根据该制作p型III族氮化物半导体的方法，在活化退火之前，生长氢含量为 IX102°cnT3以下的低氢含量膜。该低氢含量膜的氢浓度被降低，含有p型掺杂剂的III族氮 化物半导体层具有比低氢含量膜的氢浓度大的氢浓度。在活化退火时几乎不从低氢含量膜 中产生多余的氢，因此能够进行更有效的活化，该低氢含量膜促进经由低氢含量膜的放出。
[0033] 本发明的一个方式所涉及的制作p型III族氮化物半导体的方法中，所述半导体 区域优选包含与所述低氢含量膜形成接触的半极性面、且所述半极性面由III族氮化物半 导体构成。根据该制作P型III族氮化物半导体的方法，具有半极性面的半导体区域与具 有C面的半导体区域相比，氢难以从III族氮化物半导体中脱离。
[0034] 本发明的一个方式所涉及的制作p型III族氮化物半导体的方法中，所述活化退 火的温度优选为摄氏600度以上、进一步优选为摄氏800度以上。根据该制作p型III族 氮化物半导体的方法，能够通过热处理温度促进氢的放出。
[0035] 本发明的一个方式所涉及的制作p型III族氮化物半导体的方法中，所述低氢含 量膜优选具备电介质或富于氢吸留性的金属。根据该制作P型III族氮化物半导体的方法， 易于提供电介质不发生向III族氮化物半导体表面相互扩散的膜。
[0036] 在本发明的一个方式所涉及的制作p型III族氮化物半导体的方法中使用电介质 时，优选所述低氢含量膜通过气相生长法形成。根据该制作P型III族氮化物半导体的方 法，与湿式工艺相比，易于在形成低氢含量膜时避免污染。
[0037] 本发明的一个方式所涉及的制作p型III族氮化物半导体的方法中，优选所述低 氢含量膜通过蒸镀法形成。根据该制作P型III族氮化物半导体的方法，能够减少成膜时 氢的引入，并且在成膜时对III族氮化物半导体表面的损伤少。
[0038] 本发明的一个方式所涉及的制作p型III族氮化物半导体的方法中，所述低氢含 量膜可以包含硅氧化物（例如Si02)、锆氧化物（例如Zr02)、铝氧化物（例如A1203)、钛氧 化物（例如Ti02)、钽氧化物（例如Ta205)、Ti(钛）、Pd(钯）、Ni(镍）、Co(钴）、Pt(钼）、 Rh(铑）中的至少任意一者。
[0039] 根据该制作p型III族氮化物半导体的方法，含有这些材料的低氢含量膜在形成 与III族氮化物半导体的结时，不易在其界面引起相互扩散。另外，使用该材料易于通过蒸 镀法形成低氢含量膜。
[0040] 本发明的一个方式所涉及的制作P型III族氮化物半导体的方法，在形成所述P 型III族氮化物半导体层后，可以还具备除去所述低氢含量膜的工序。根据该制作P型III 族氮化物半导体的方法，可以将低氢含量膜在用于热处理后除去，因此能够避免将低氢含 量膜同时用于其它用途的复杂度。也可以通过光刻法在低氢含量膜上形成图案后，通过湿 式或干式蚀刻除去低氢含量膜，将低氢含量膜用作之后的干式蚀刻用掩模。
[0041] 本发明的一个方式所涉及的制作P型III族氮化物半导体的方法中，优选在除去 所述低氢含量膜后，使P型III族氮化物半导体层在所述半导体区域的表面露出。根据该 制作P型III族氮化物半导体的方法，低氢含量膜能够在活化