CN101868848A - p型氮化镓基半导体的制作方法、氮化物基半导体器件的制作方法及外延晶片的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供无需进行活化退火就可以提供包含p型掺杂剂的氮化镓基半导体的、p型氮化镓基半导体的制作方法。在生长炉(10)中在支撑体(13)上形成包含p型掺杂剂的GaN基半导体区域(17)。向生长炉(10)中供给有机金属原料及氨，在GaN基半导体层(15)上生长GaN基半导体层(17)。该GaN基半导体中添加有p型掺杂剂，作为p型掺杂剂例如为镁。形成GaN基半导体区域(15)、(17)后，在生长炉(10)中形成包含单甲胺及单乙胺中的至少任意一种的氛围(19)。提供氛围(19)后，从GaN基半导体区域(17)的生长温度开始降低衬底温度。成膜完成后，使衬底温度降低到室温附近时，完成p型GaN基半导体(17a)及外延晶片E的制作。
Description
技术领域
本发明涉及p型氮化镓基半导体的制作方法、氮化物基半导体器件的制作方法及外延晶片的制作方法。
背景技术
专利文献1中记载了通过活化退火制造p型氮化镓基化合物半导体的方法。在氮气氛围中进行掺杂有p型杂质的氮化镓基化合物半导体的退火。
专利文献2中记载了低电阻的p型氮化镓基化合物半导体的气相生长方法。该方法中，在生长p型氮化镓半导体后，首先在包含氨及氢的氛围中降温到700℃，接着在包含有机氮及氮气的氛围中从700℃开始降温。作为有机氮，使用叔丁胺、叠氮乙烷、二甲肼。
专利文献3中记载了氮化物化合物半导体的制造方法。该方法中，在生长包含含有受体的p型氮化镓基半导体层的层叠结构后，在经离解不释放氢的氮原料的氛围中进行层叠结构的冷却。氮原料为三甲胺、二甲胺、三乙胺、二乙胺、苯甲胺、三甲肼等胺类化合物、肼类化合物或叠氮类化合物。
专利文献4中记载了p型氮化镓半导体的制造方法。在p型氮化镓半导体冷却时，在400℃以上的温度下从包含氢化物气体的氛围转换为氢或氮的氛围。作为氢化物气体使用氨气。
专利文献1：日本特开平05-183189号公报
专利文献2：日本特开平09-199758号公报
专利文献3：日本特开2003-178987号公报
专利文献4：日本特开平08-115880号公报
发明内容
专利文献1中进行活化退火，而专利文献2～4中分别在所需的氛围中进行成膜后的冷却。
专利文献2及4中，为了防止从氮化镓半导体中分解出氮，在包含氨的氛围中开始包含氮化镓半导体的区域的冷却。但是，由于在氨氛围中通过氨的分解而生成活性氢，因此会妨碍氢从半导体中分离。
专利文献3中，在经离解不释放氢的氮原料氛围中进行层叠结构的冷却，在该点上，专利文献3与专利文献2及4不同。专利文献3中使用的氮原料为三甲胺、二甲胺、三乙胺、二乙胺、苯甲胺、三甲肼等胺类化合物、肼类化合物或叠氮类化合物。但是，使用上述有机化合物时，氛围中的活性氮浓度降低，其结果是氮从氮化物半导体的表面分解。
本发明的目的在于提供无需进行活化退火就可以提供包含p型掺杂剂的氮化镓基半导体的p型氮化镓基半导体的制作方法、氮化物基半导体器件的制作方法及外延晶片的制作方法。
本发明的一个方面是p型氮化镓基半导体的制作方法。该方法包括：(a)形成包含p型掺杂剂的氮化镓基半导体区域的步骤；和(b)形成氮化镓基半导体区域后，在包含单甲胺及单乙胺中的至少任意一种的氛围中，从所述氮化镓基半导体区域的生长温度开始降低衬底温度的步骤。
本发明的另一方面是氮化物基半导体器件的制作方法。该方法包括：(a)在生长炉中在衬底上形成包含p型掺杂剂的氮化镓基半导体区域的步骤；和(b)在形成氮化镓基半导体区域后，为了从所述生长炉中取出所述衬底，一边将包含单甲胺及单乙胺中的至少任意一种的气体供给到所述生长炉中，一边在所述生长炉中降低衬底温度的步骤。
本发明的再一方面是氮化物基半导体器件用的外延晶片的制作方法。该方法包括：(a)在生长炉中在衬底上形成包含一个或多个氮化镓基半导体层的半导体区域的步骤；和(b)形成氮化镓基半导体区域后，为了从所述生长炉中取出所述衬底，一边将包含单甲胺及单乙胺中的至少任意一种的气体供给到所述生长炉中，一边降低衬底温度的步骤，并且所述半导体区域包含含有p型掺杂剂的氮化镓基半导体区域。
根据这些方法，如果在形成包含p型掺杂剂的氮化镓基半导体后降低衬底温度，则氮化镓基半导体区域显示p导电性。因此，不需要进行氮化镓基半导体区域的活化退火。
单甲胺及单乙胺分解后生成活性NH2。另一方面，NH3比上述胺物质稳定，因此降温时NH3不易分解。例如，基于500℃下的反应离解常数时，由单甲胺生成NH2的速度为由NH3生成NH2的速度的百万倍以上。因此，单甲胺及单乙胺的氛围与NH3的氛围相比，可以有效地抑制氮化物基半导体的分解。
另外，单甲胺及单乙胺分解后生成甲基或乙基。相对于此，通过NH3的分解不仅生成NH2，还生成活性氢(H)。但是，单甲胺及单乙胺的分解中生成甲基和乙基而不生成氢。因此，由于使用单甲胺及单乙胺，氮化镓基半导体的表面不会暴露在活性氢中。
可以推测与NH3的分解同样，由氛围中的NH2也生成氢。但是，NH3氛围中存在更多的氢。因此，认为半导体中的氢不易除去，即使在冷却后，与氢结合的Mg的浓度也高。
在生长氮化物基半导体后，降低衬底温度直到可以从生长炉取出的温度时，可以切断氢与p型掺杂剂的结合，使p型掺杂剂活化。
本发明的方法中，在降低所述衬底温度的所述步骤中不供给氢气。根据该方法，在高温下与单甲胺及单乙胺一起同时供给氢时，有时氮化物基半导体的分解速度增高。另外，氢气的供给会妨碍从包含p型掺杂剂的氮化镓基半导体区域中除去氢
本发明的方法中，在降低所述衬底温度的所述步骤中不供给NH3。根据该方法，在使用包含NH3的氛围进行冷却时，包含p型掺杂剂的氮化镓基半导体区域的活化降低。
本发明的方法中，在降低所述衬底温度的所述步骤中，单甲胺及单乙胺的摩尔供给量相对于总流量的比率可以为3％以下。根据该方法，单甲胺及单乙胺显现高分解效率，因此与NH3相比不需要大量供给这些胺物质。
本发明的方法中，单甲胺及单乙胺的摩尔供给量相对于总流量的比率可以为0.00001％以上。根据该方法，通过以0.00001％以上的摩尔供给量的比率供给单甲胺及单乙胺，可以抑制氮化物基半导体的分解，并且可以实现p型掺杂剂的活化。
本发明的方法中，单甲胺及单乙胺的摩尔供给分压可以为3kPa以下。另外，本发明的方法中，单甲胺或单乙胺的摩尔供给分压可以为0.01Pa以上。
本发明的方法中，单甲胺及单乙胺中的水分含量可以为50ppm以下。根据该方法，如果为50ppm以下的水分量，则虽然因所含水分的分解会产生氧，但是该氧对活化几乎没有影响。
本发明的方法中，所述p型掺杂剂可以包含镁及锌中的至少任意一种。另外，本发明的方法中，所述氮化镓基半导体区域可以通过金属有机气相沉积法形成。另外，本发明的方法中，在降低所述衬底温度的所述步骤中，所述氛围可以还包含氮。
本发明的方法可以进一步包括：在降低所述衬底温度的所述步骤后不供给单甲胺及单乙胺中的任意一种，而是一边向所述生长炉供给氮一边降低所述生长炉温度的步骤；和在降低所述生长炉温度的所述步骤后，从所述生长炉中取出衬底的步骤。另外，降低所述生长炉温度的所述步骤可以在所述衬底温度达到500℃后进行。根据该方法，在500℃以下的衬底温度下，氛围对活化及氮化镓基半导体的表面粗糙度没有影响。
本发明的方法可以进一步包括：在所述氮化镓基半导体区域生长之前，生长包含氮化镓基半导体的有源层的步骤。所述有源层设置在所述氮化镓基半导体区域与n型氮化镓基半导体区域之间，所述有源层响应从所述氮化镓基半导体区域及所述n型氮化镓基半导体区域注入的电荷而产生光。
根据该方法，可以在发光器件上提供良好的p型氮化镓基半导体区域。
本发明的方法中，所述有源层包含阱层，所述阱层的生长温度为700℃～750℃。根据该方法，可以提供可产生长波长光的有源层的发光器件。在该有源层的生长温度低于活化退火的退火温度时，有不能应用活化退火的可能。但是，根据本申请的方法，可以提供良好的p型氮化镓基半导体区域。
本发明的又一方面中，所述氮化物基半导体器件可以包含半导体光器件。所述半导体区域包含响应电荷的注入而产生光的有源层。根据该方法，可以在半导体光器件上提供良好的p型氮化镓基半导体区域。
本发明的方法中，所述氮化镓基半导体区域暴露于所述气体的氛围中。该方法可以进一步包括形成与所述氮化镓基半导体区域接触的电极的步骤。根据该方法，可以在具有良好表面形态的氮化镓基半导体区域上形成电极。
本发明的上述目的及其它目的、特征及优点，通过参考附图进行的本发明的优选实施方式的以下详细记述可以更容易明白。
发明效果
如上所述，根据本发明，可以提供p型氮化镓基半导体的制作方法、氮化物基半导体器件的制作方法及外延晶片的制作方法。这些方法无需进行活化退火就可以提供包含p型掺杂剂的氮化镓基半导体。
附图说明
图1是表示本实施方式的p型氮化镓基半导体的制作方法、氮化物基半导体器件的制作方法及外延晶片的制作方法的主要步骤的图；
图2是示意地表示主要步骤中的制品的图；
图3是表示外延晶片A、C的电化学CV测定的图；
图4是表示外延晶片A的Mg、Si、H的分布的图；
图5是表示外延晶片C的Mg、Si、H的分布的图；
图6是表示外延晶片A、C表面的原子力显微镜像的图；
图7是表示本实施方式的氮化物基半导体器件的制作方法及外延晶片的制作方法的主要步骤的图；
图8是表示本实施方式的氮化物基半导体器件及外延晶片的层叠结构的图。
标记说明
10 生长炉
11 衬底
13 支撑体
15 氮化镓基半导体层
17 添加有p型掺杂剂的氮化镓基半导体层
17a p型氮化镓基半导体
E 外延晶片
A、C 外延晶片
31 GaN晶片
33 掺杂Si的AlGaN层
35 n型GaN层
37 无掺杂InGaN层
39 有源层
39a GaN层
39b InGaN层
41 无掺杂InGaN层
43 无掺杂GaN层
45 掺杂Mg的AlGaN层
47 掺杂Mg的AlGaN层
49 掺杂Mg的GaN层
B、D 外延晶片
51a 阳极
51b 阴极
具体实施方式
本发明的见解通过参考作为例示给出的附图来思考以下详细说明可以容易地理解。以下，参考附图对本发明的p型氮化镓基半导体的制作方法、氮化物基半导体器件的制作方法及外延晶片的制作方法的实施方式进行说明。可能的情况下，同一部分使用同一符号。
图1是表示本实施方式的p型氮化镓基半导体的制作方法、氮化物基半导体器件的制作方法及外延晶片的制作方法的主要步骤的图。图2是示意地表示主要步骤中的制品的图。
在步骤S101中，准备具有由氮化镓基半导体构成的表面的衬底11。该衬底11包含支撑体13和生长在支撑体上的氮化镓基半导体层15。衬底11如下制作。首先，如图2(a)所示，准备支撑体13。作为支撑体13，使用蓝宝石衬底、GaN衬底等。在步骤S 102中，在可应用金属有机气相沉积法的生长炉10的基座上放置支撑体13。
根据需要对支撑体13进行热处理后，生长一个或多个氮化镓基半导体区域。例如图2(b)所示，在步骤S103中向生长炉10供给有机金属原料及氨，在支撑体13上生长氮化镓基半导体层15。本实施例中，向生长炉10供给包含三甲基镓、氨及硅烷的原料气体G1，生长n型GaN层。
在支撑体13上生长一个或多个氮化镓基半导体区域后，在步骤S104中，在生长炉10中形成包含p型掺杂剂的氮化镓基半导体区域17。例如图2(c)所示，向生长炉10供给有机金属原料及氨，在氮化镓基半导体层15上生长氮化镓基半导体层17。在该氮化镓基半导体中添加有p型掺杂剂，p型掺杂剂例如可以为镁(Mg)、锌(Zn)等。虽然该氮化镓基半导体中添加有p型掺杂剂，但是无活化退火时在电性上显示高电阻。氮化镓基半导体的大部分p型掺杂剂与氢结合，p型掺杂剂原子未被活化。该现象在例如利用金属有机气相沉积法生长氮化镓基半导体时产生。本实施例中，向生长炉10中供给包含三甲基镓(TMG)、氨(NH3)及双环戊二烯镁(Cp2Mg)的原料气体G2，生长p型GaN层。p型GaN层不仅可以包含单一的p型掺杂剂(例如镁)，也可以包含其它p型掺杂剂(例如锌)。
形成氮化镓基半导体区域15、17后，在步骤S105中，如图2(d)所示，在生长炉10中形成包含单甲胺及单乙胺中的至少任意一种的氛围19。必要时该氛围19可以包含氮。另外，在步骤S105中，在提供氛围19后从氮化镓基半导体区域17的生长温度开始降低衬底温度。
根据该方法，在形成包含p型掺杂剂的氮化镓基半导体区域17后降低衬底温度时，氮化镓基半导体区域17内的p型掺杂剂被活化，氮化镓基半导体区域17a显现p导电性。因此，不需要为氮化镓基半导体区域17中的p型掺杂剂的活化而进行另外的活化退火。在完成成膜，使衬底温度降低到室温附近时，p型氮化镓基半导体17a及外延晶片E的制作完成。
降温过程中向生长炉10中供给单甲胺及单乙胺。单甲胺及单乙胺分解而生成活性的NH2。另一方面，NH3比这些胺物质稳定，因此，降温时NH3不易分解。例如，基于500℃下的反应离解常数时，由单甲胺生成NH2的速度为由NH3生成NH2的速度的百万倍以上。因此，单甲胺及单乙胺的氛围与NH3的氛围相比，可以有效地抑制氮化物基半导体的分解。
另外，单甲胺及单乙胺分解后生成甲基或乙基。相对于此，通过NH3的分解不仅生成NH2，还生成活性氢(H)。但是，单甲胺及单乙胺的分解中生成甲基和乙基而不生成氢。因此，如果使用单甲胺及单乙胺，氮化物基半导体的表面不受活性氢的影响。
可以推测与NH3的分解同样，由氛围中的NH2也生成氢。但是，NH3氛围中的氢比由上述胺物质生成的NH2氛围中的氢多。因此，认为半导体中的氢不易除去，即使在冷却后，与氢结合的Mg的浓度也高。
在生长氮化物基半导体后，将外延晶片冷却至可以从生长炉10取出的温度时，可以切断氢与p型掺杂剂间的结合，使p型掺杂剂活化。
该方法中，在降低衬底温度的步骤中不供给氢气。在高温下与单甲胺及单乙胺一起同时供给氢时，有时氮化物基半导体的分解速度增高。另外，氢气的供给会妨碍从包含p型掺杂剂的氮化镓基半导体区域17中除去氢。
另外，在降低衬底温度的步骤中不供给NH3。在包含NH3的氛围中冷却外延晶片时，包含p型掺杂剂的氮化镓基半导体区域的活化降低。
在降低衬底温度的步骤中，单甲胺、单乙胺的摩尔供给量相对于总流量的比率例如可以为3％以下。由于单甲胺及单乙胺显现高分解效率，因此与NH3相比不需要大量供给这些胺物质。另一方面，NH3的供给量例如为约12％。另外，单甲胺、单乙胺的摩尔供给量相对于总流量的比率可以为0.00001％以上。通过以0.00001％以上的摩尔供给量的比率供给单甲胺、单乙胺，可以抑制氮化物基半导体的分解，并且可以实现p型掺杂剂的活化及表面粗糙度的降低。
单甲胺、单乙胺的摩尔供给分压例如可以为3kPa以下。另外，单甲胺、单乙胺的摩尔供给分压可以为0.01Pa以上。
单甲胺、单乙胺中的水分含量可以为50ppm以下。由于所含水分的分解会产生氧，但是如果为该水分量，则该氧对活化几乎没有影响。因为含有的水分会生成氧，因此需要适当的管理。
必要时，在从生长炉10取出衬底11前可以进行下述步骤：在衬底温度降低到从氮化镓基半导体表面产生的氮分解变得足够小的温度后，不供给单甲胺及单乙胺中的任意一种，而是一边向生长炉10供给氮一边降低生长炉10的温度。将500℃作为从氮化镓基半导体表面产生的分解变得足够小的温度的大致标准。在500℃以下的衬底温度下，氛围对活化及氮化镓基半导体的表面粗糙度没有大的影响。由此，完成具有p型氮化镓基半导体区域的外延晶片。
该外延晶片可以包含用于半导体光器件的有源层。有源层设置在p型氮化镓基半导体区域与n型氮化镓基半导体区域之间，并且包含氮化镓基半导体。在一个实施例中，生长有源层的步骤可以在生长氮化镓基半导体区域之前进行。有源层响应从p型氮化镓基半导体区域及n型氮化镓基半导体区域注入的电荷而产生光。根据本实施方式的方法，可以在发光器件上提供良好的p型氮化镓基半导体区域。
实施例1
本实施例中，准备蓝宝石衬底。使金属有机气相沉积炉保持于100kPa的压力。一边向生长炉中供给氢(H2)及氮(N2)，一边在1000℃下对蓝宝石衬底的表面进行热处理。该清洁时间例如为约10分钟。清洁后在蓝宝石衬底上生长低温缓冲层。该缓冲层为GaN。为了进行生长，在470℃的衬底温度下向生长炉中供给氢、氮、氨及TMG。GaN层的厚度为25nm。
在生长低温缓冲层后，将衬底温度升温到1150℃。升温结束后，在缓冲层上生长n型GaN层。为了该GaN的生长，向生长炉中供给氢、氮、氨、TMG及单甲基硅烷。掺杂Si的GaN层的厚度为3μm。
生长n型GaN层后，将衬底温度降温到1000℃。降温结束后，在n型GaN层上生长p型GaN层。为了该GaN的生长，向生长炉中供给氢、氮、氨、TMG及Cp2Mg。掺杂Mg的GaN层的厚度为50nm。
生长p型GaN层后，将生长炉的氛围改变为单甲胺及氮。进行该改变后，从1000℃开始降低衬底温度。持续供给单甲胺及氮直至衬底温度达到500℃。单甲胺的流量使用例如1～10sccm范围中的任一流量进行。衬底温度降低到500℃后，将生长炉的氛围改变为氮。衬底温度降低到约室温后，从生长炉中取出外延晶片A。
与上述同样地进行在蓝宝石衬底上的氮化镓基半导体层的生长后，将生长炉的氛围变更为氨、氢及氮。进行该变更后，从1000℃开始降低衬底温度。持续供给氨及氮直至衬底温度达到500℃。衬底温度降低到500℃后，将生长炉的氛围变更为氮及氢。衬底温度降低到约室温后，从生长炉中取出外延晶片C。
进行外延晶片A、C的电化学CV测定。参考图3(a)，在距外延晶片A的表面0.06μm的位置处形成有pn结。受体浓度为1.8×1018～2.1×1018cm-3。参考图3(b)显示出，比距外延晶片C表面0.06μm的位置浅的氮化镓区域具有高电阻。
进行外延晶片A、C的二次离子质谱分析(SIMS)。图4表示外延晶片A的Mg、Si、H的分布。Mg浓度、Si浓度、H浓度表示为PMg、PSi、PH。外延晶片A的表面区域的H浓度的平均值为2.5×1019cm-3。表面区域的Mg浓度的平均值为6.8×1019cm-3。另一方面，图5表示外延晶片C的Mg、Si、H的分布。Mg浓度、Si浓度、H浓度表示为CMg、CSi、CH。外延晶片C的表面区域的H浓度的平均值为4.8×1019cm-3。表面区域的Mg浓度的平均值为6.4×1019cm-3。
单甲胺氛围中的降温使包含p型掺杂剂的氮化镓区域的氢浓度降低。因此，如图3(a)所示，在外延晶片A上形成有p型区域，完成pn结。
用原子力显微镜对外延晶片A、C的表面进行观察。参考图6(a)，在外延晶片A的表面观察到台阶流(step flow)状的形态。参考图6(b)，在外延晶片C的表面观察到呈现螺旋状粗糙度的形态。单甲胺氛围中的降温对包含p型掺杂剂的氮化镓区域的表面提供了良好的形态。该形态对金属与p型氮化镓区域间的接合赋予良好的电接触特性，因此优选。对包含使用单甲胺的冷却步骤的实施例进行了说明，但是在使用单乙胺冷却时也可以得到同样的结果。另外，在使用单甲胺及单乙胺的混合气体冷却时，也可以得到同样的结果。
实施例2
参考图7及图8说明制作半导体激光器的方法。如图8所示，准备GaN晶片31。在步骤S201中将GaN晶片31配置到生长炉中后，在氨及氢的氛围中进行热处理。热处理温度为1100℃，热处理时间为约10分钟。
热处理后，在步骤S202中形成n型氮化镓基半导体区域。n型氮化镓基半导体区域例如如下形成。
首先，向生长炉中供给TMG、TMA、NH3、SiH4，在1150℃下在GaN晶片31上生长用作包覆层的掺杂Si的AlGaN层33。n型AlGaN层33的厚度为2300nm。n型AlGaN层33的Al含量为0.04。接着，向生长炉中供给TMG、NH3、SiH4，在1150℃下在n型AlGaN层33上生长n型GaN层35。n型GaN层35的厚度为50nm。
接着，在步骤S203中，在n型氮化镓基半导体区域上形成发光层。发光层例如如下形成。
首先，向生长炉中供给TMG、TMI、NH3，在840℃下在n型GaN层35上生长用作光导层的无掺杂InGaN层37。无掺杂InGaN层37的厚度为50nm。无掺杂InGaN层37的In含量为0.02。
接着，在光导层37上生长有源层39。向生长炉中供给TMG、NH3，在870℃下在无掺杂InGaN层37上生长用作势垒层的无掺杂GaN层39a。GaN层39a的厚度为15nm。接着，将生长炉的温度从870℃改变为745℃。然后，向生长炉中供给TMG、TMI、NH3，在745℃下在GaN层39a上生长无掺杂InGaN层39b。InGaN层39b的厚度为3nm。无掺杂InGaN层39b的In含量为0.2。
在生长阱层39b后，将生长炉的温度从745℃改变为870℃。然后，向生长炉中供给TMG、NH3，在870℃下在InGaN层39b上生长无掺杂GaN层39a。GaN层39a的厚度为15nm。
同样地操作，反复进行InGaN阱层及GaN势垒层的生长，形成有源层39。例如产生绿色发光的InGaN阱层的生长温度例如为700℃至750℃的范围。
向生长炉中供给TMG、TMI、NH3，在840℃下在有源层39上生长用作光导层的无掺杂InGaN层41。无掺杂InGaN层41的厚度为50nm。无掺杂InGaN层41的In含量为0.02。接着，向生长炉中供给TMG、NH3，在光导层41上生长无掺杂GaN层43。无掺杂GaN层43的厚度为50nm。通过这些步骤，完成发光层的形成。
接着，在步骤S204中在发光层上生长p型氮化镓基半导体区域。p型氮化镓基半导体区域例如如下形成。向生长炉中供给TMG、TMA、NH3、Cp2Mg，在1100℃下在GaN层43上生长掺杂Mg的AlGaN层45。AlGaN层45的厚度为20nm。AlGaN层45的Al含量为0.18。
接着，向生长炉中供给TMG、TMA、NH3、Cp2Mg，在1100℃下在掺杂Mg的AlGaN层45上生长掺杂Mg的AlGaN层47。AlGaN层47的厚度为400nm。AlGaN层47的Al含量例如为0.06。另外，向生长炉中供给TMG、NH3、Cp2Mg，在1100℃下在AlGaN层47上生长掺杂Mg的GaN层49。GaN层49的厚度为50nm。
生长上述的激光器结构后，在步骤S205中停止供给NH3。之后或者在停止供给NH3之前，迅速开始供给单甲胺(例如lsccm)及氮气。一边通入这些气体，一边使基座温度降低到500℃。该降温后，在步骤S206中停止供给单甲胺，一边向生长炉中通入氮气，一边将基座温度冷却到室温附近的温度。通过上述步骤制作外延晶片B。在步骤S207中，从生长炉取出外延晶片B。
为了进行比较，在停止供给NH3后，一边迅速通入氮气一边使基座温度及衬底温度降低到室温。此时，不向生长炉中供给单甲胺。通过上述步骤制作外延晶片D。
在外延晶片B、D上均不进行活化退火而形成电极。在该外延晶片上形成阳极51a及阴极51b，得到图8所示的半导体激光二极管。在步骤S208中，如下制作电极。阳极51a通过具有10μm宽的条形窗的绝缘膜53与p型GaN层49电连接。阳极51a由Ni/Au构成，阴极51b由Ti/Al/Au构成。在a面上进行解理，制作共振器。
由外延晶片C制作600μm长的激光棒。通电时振荡波长为460nm。另外，由外延晶片D制作600μm长的激光棒。通电时不发生激光振荡。
利用原子力显微镜观测外延晶片D的表面时，在半导体层表面观测到与图6(b)同样的许多螺旋状凹凸和微少凹坑。这表示由于氮中的降温而产生GaN的分解，并产生以GaN的位错为起点的凹坑。认为Mg掺杂剂由此发生扩散，激光器结构的特性变差。
本实施例中，对利用使用单甲胺进行的冷却而实现的活化进行了说明，但是利用使用单乙胺进行的冷却也可以实现活化，并且利用使用单甲胺及单乙胺进行的冷却也可以实现活化。另外，本实施例中，对半导体激光器结构进行了说明，但在发光二极管结构这样的用于半导体光器件的层叠结构中，也可以得到同样的活化效果。另外，本实施例中对半导体光器件中的活化进行了说明，但是该活化适用于需要在包含p型掺杂剂的氮化镓基半导体中切断p型掺杂剂与氢之间的结合的氮化镓基半导体器件(例如，pn结二极管、场效晶体管等)。根据该方法，可以在半导体光器件中提供良好的p型氮化镓基半导体区域。另外，根据该方法，可以在具有良好表面形态的氮化镓基半导体区域上形成电极。
在具体实施方式中对本发明的原理进行了图示说明，但本领域技术人员应当了解，本发明可在不脱离其原理的范围内对配置及细节加以变更。本发明并不限定于本实施方式中所公开的特定构成。另外，本实施方式中，虽然例示说明了半导体激光器这样的半导体光器件，但是半导体器件也可以是半导体光器件以外的电子器件。因此，请求保护权利要求书请求的范围及根据其精神范围而得到的所有修正及变更。
Claims (20)
1.一种方法，用于制作p型氮化镓基半导体，其特征在于，包括：
形成包含p型掺杂剂的氮化镓基半导体区域的步骤；和
形成所述氮化镓基半导体区域后，在包含单甲胺及单乙胺中的至少任意一种的氛围中，从所述氮化镓基半导体区域的生长温度开始降低衬底温度的步骤。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在降低所述衬底温度的所述步骤中不供给氢气。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在降低所述衬底温度的所述步骤中不供给NH3。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在降低所述衬底温度的所述步骤中，单甲胺及单乙胺的摩尔供给量相对于总流量的比率为3％以下。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在降低所述衬底温度的所述步骤中，单甲胺及单乙胺的摩尔供给量相对于总流量的比率为0.00001％以上。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，单甲胺及单乙胺的摩尔供给分压为3kPa以下。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，单甲胺及单乙胺的摩尔供给分压为0.01Pa以上。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，单甲胺及单乙胺中的水分含量为50ppm以下。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述p型掺杂剂包含镁及锌中的至少任意一种。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述氮化镓基半导体区域的生长利用金属有机气相沉积法进行。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，在降低所述衬底温度的所述步骤中，所述氛围还包含氮。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述氮化镓基半导体区域包含GaN、AlGaN、InGaN及InAlGaN中的至少任意一种。
13.一种方法，用于制作氮化物基半导体器件，其特征在于，包括：
在生长炉中在衬底上形成包含p型掺杂剂的氮化镓基半导体区域的步骤；和
在形成氮化镓基半导体区域后，为了从所述生长炉中取出所述衬底，一边将包含单甲胺及单乙胺中的至少任意一种的气体供给到所述生长炉中，一边在所述生长炉中降低衬底温度的步骤。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，
所述氮化镓基半导体区域使用氨作为氮源、并且使用有机金属原料作为III族原料而形成，
所述氮化物基半导体器件的氮化镓基半导体表面暴露于所述氛围中。
15.如权利要求13或14所述的方法，其特征在于，还包括：
在降低所述衬底温度的所述步骤后，不供给单甲胺和单乙胺中的任意一种，而是一边向所述生长炉供给氮一边降低所述生长炉的温度的步骤；和
在降低所述生长炉温度的所述步骤后，从所述生长炉中取出衬底的步骤。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，降低所述生长炉温度的所述步骤在所述衬底温度达到500℃后进行。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，
还包括在所述氮化镓基半导体区域生长之前，生长包含氮化镓基半导体的有源层的步骤，
所述有源层设置在所述氮化镓基半导体区域与n型氮化镓基半导体区域之间，
所述有源层响应从所述氮化镓基半导体区域及所述n型氮化镓基半导体区域注入的电荷而产生光，
所述有源层包含阱层，
所述阱层的生长温度为700℃～750℃。
18.如权利要求13至17中任一项所述的方法，其特征在于，
所述氮化镓基半导体区域的表面暴露于所述气体氛围中，
该方法还包括形成与所述氮化镓基半导体区域的所述表面接触的电极的步骤。
19.一种方法，用于制作氮化物基半导体器件用的外延晶片，其特征在于，包括：
在生长炉中在衬底上形成包含一个或多个氮化镓基半导体层的半导体区域的步骤；和
形成氮化镓基半导体区域后，为了从所述生长炉中取出所述衬底，一边将包含单甲胺及单乙胺中的至少任意一种的气体供给到所述生长炉中，一边降低衬底温度的步骤，并且
所述半导体区域包含含有p型掺杂剂的氮化镓基半导体区域。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，
所述氮化镓基半导体器件包含半导体光器件，
所述半导体区域包含该半导体光器件的有源层。
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