DE60121768T2 - Verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements mit nitridzusammensetzung der gruppe iii - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung.
  • Eine Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung, wie z.B. eine blaues Licht emittierende Vorrichtung oder dergleichen, wurde derart erhalten, dass eine Pufferschicht aus AlXGa1-XN (0 ≤ X ≤ 1) auf einem Saphirsubstrat mittels eines metallorganisch-chemischen Aufdampfverfahrens (in dieser Beschreibung als „MOCVD-Verfahren" bezeichnet) wachsen gelassen wurde und dass ferner entsprechend mit einem MOCVD-Verfahren eine Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht darauf wachsen gelassen wurde.
  • Bei dem MOCVD-Verfahren wurden Ammoniakgas und Gase von Gruppe III-Alkylverbindungen, wie z.B. Trimethylaluminium (TMA), Trimethylgallium (TMG) und Trimethylindium (TMI) auf ein Substrat zugeführt, das bei einer geeigneten Temperatur erhitzt wurde, so dass die Gase thermisch zersetzt wurden, wodurch ein Film eines gewünschten Kristalls auf dem Substrat gebildet wurde. Dabei waren metallorganische Materialien, wie z.B. TMA, usw., welche die Ausgangsmaterialgase für die Pufferschicht bilden, so teuer, dass sie zu einem Faktor wurden, der die Kosten der Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung erhöhte.
  • Wenn die Pufferschicht aus AlXGa1-XN (0 ≤ X ≤ 1) mit einem von dem MOCVD-Verfahren verschiedenen Verfahren gebildet wird, kann die Verwendung von metallorganischen Materialien, wie z.B. TMA, TMG, usw., vermieden werden. Beispielsweise wurde in der geprüften japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 5-86646 ein Vorschlag gemacht, der die Schritte umfasst: Bilden einer Pufferschicht durch ein Hochfrequenz-Sputterverfahren; Erhitzen eines Substrats (bei einer Temperatur von 800 bis 1000°C) in einer Ammoniakgas-enthaltenden Atmosphäre (aus Ammoniak und Stickstoff gemäß einer Ausführungsform) und Zuführen von metallorganischen Gruppe III-Materialien auf das erwärmte Substrat zur thermischen Zersetzung der metallorganischen Gruppe III-Materialien zur Durchführung eines Dampfwachstums eines Films eines Nitrids davon, um dadurch AlXGa1-XN (0 ≤ X ≤ 1) mit der gleichen Zusammensetzung wie die Pufferschicht auf der Pufferschicht wachsen zu lassen. Ausgangsmaterialien zur Bildung der Pufferschicht aus AlXGa1-XN (0 ≤ X ≤ 1) durch das Hochfrequenz-Sputterverfahren sind hochreines metallisches Aluminium und hochreines metallisches Gallium. Während diese Ausgangsmaterialien als Target verwendet werden, wird als Sputtergas ein Mischgas aus Argon und Stickstoff verwendet. In diesem Fall sind alle Ausgangsmaterialien billig. Somit können die Kosten der Vorrichtung verglichen mit dem Fall vermindert werden, bei dem die Pufferschicht durch das MOCVD-Verfahren unter Verwendung von teuren Organometallverbindungen als Ausgangsmaterialien gebildet wird.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben das Verfahren, das in der geprüften japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 5-86646 beschrieben ist, getestet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die Kristallinität der mit dem MOCVD-Verfahren auf der Pufferschicht aus AlXGa1-XN (0 ≤ X ≤ 1), die durch das Hochfrequenz-Sputterverfahren gebildet worden ist, gebildeten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht den Anforderungen der Erfinder der vorliegenden Erfindung nicht genügte. D.h., die Kristallinität der Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht, die mit dem getesteten Verfahren erhalten wird, ist schlechter als die Kristallinität der Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht, die mit dem MOCVD-Verfahren auf der Pufferschicht aus AlXGa1-XN (0 ≤ X ≤ 1), die durch das MOCVD-Verfahren gebildet worden ist, gebildet wurde.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben immer wieder Versuche unternommen, die Kristallinität der mit dem Sputterverfahren erhaltenen Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht zu verbessern. Als Ergebnis haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung bevorzugte Bedingungen zur Bildung der Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht auf dem Substrat mit dem Sputterverfahren gefunden. D.h., ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung wird wie folgt bereitgestellt.
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung, bei dem eine anfängliche Spannung einer Sputtervorrichtung so ausgewählt wird, dass sie nicht höher als 110% einer Sputterspannung ist, wenn eine erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht auf einem Substrat mit einem Sputterverfahren gebildet wird.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung wird die anfängliche Spannung so begrenzt, dass sie nicht höher als 110% der Sputterspannung ist, wenn die erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht auf dem Substrat mit dem Sputterverfahren wachsen gelassen wird. Somit wird davon ausgegangen, dass das Wachstum des ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiters bei der anfänglichen Stufe des Wachstums stabilisiert wird, so dass die erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht in einen Zustand gelangt, bei dem sie sich bei der anfänglichen Stufe des Wachsens an einen Einkristall annähert. Als Ergebnis weist die erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht als Ganzes eine hervorragende Kristallinität auf.
  • Wenn andererseits die angelegte Spannung bei der anfänglichen Stufe hoch ist, wird die Wachstumsgeschwindigkeit bei der anfänglichen Stufe instabil. Als Ergebnis wird davon ausgegangen, dass die erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht, die auf dem Substrat wachsen gelassen wurde, das ein davon verschiedenes Material aufweist, anstelle von einkristallin leicht polykristallin oder amorph gemacht wird. Dies hat dahingehend einen Einfluss auf die gesamte erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht, dass die Kristallinität der ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht vermindert wird.
  • 1 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der anfänglichen Spannung und der Lichtabgabe zeigt;
  • 2 zeigt eine lichtemittierende Diode gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 3 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Restgasdruck (Druck in einer Sputterkammer) und der angelegten Spannung zeigt;
  • 4 ist ein Graph, der die Ausgasungseigenschaften einer Wanne zeigt;
  • 5 ist eine RHEED-Photographie einer Oberfläche a von Saphir;
  • 6 ist eine RHEED-Photographie einer Oberfläche a von Saphir;
  • 7 ist eine RHEED-Photographie von AlN, nachdem das Sputtern für 5 s in dem Fall (Daten (3)) durchgeführt wurde, bei dem die anfängliche Spannung 102% der Sputterspannung beträgt;
  • 8 ist eine RHEED-Photographie, wenn das AlN von 7 um 30° gedreht wird;
  • 9 ist eine RHEED-Photographie, wenn das AlN durch weiteres Fortsetzen des Sputterns bis zu einer Filmdicke von 30 nm wachsen gelassen wird;
  • 10 ist eine RHEED-Photographie, wenn das AlN von 9 um 30° gedreht wird;
  • 11 ist eine RHEED-Photographie, wenn das AlN nach dem Wachsen bis zu einer Filmdicke von 30 nm erwärmt wird;
  • 12 ist eine RHEED-Photographie, wenn das AlN von 11 um 30° gedreht wird;
  • 13 ist eine RHEED-Photographie, nachdem das Sputtern für 5 s in dem Fall (Daten (1)) durchgeführt wurde, bei dem die anfängliche Spannung 120% der Sputterspannung beträgt;
  • 14 ist eine RHEED-Photographie, wenn das AlN durch weiteres Fortsetzen des Sputterns bis zu einer Filmdicke von 30 nm wachsen gelassen wird;
  • 15 ist eine RHEED-Photographie, wenn das AlN von 14 um 30° gedreht wird;
  • 16 ist eine RHEED-Photographie, wenn das AlN nach dem Wachsen bis zu einer Filmdicke von 30 nm erwärmt wird;
  • 17 ist eine RHEED-Photographie, wenn das AlN von 16 um 30° gedreht wird;
  • 18 ist ein schematisches Diagramm, das die schematische Konfiguration einer DC-Sputtervorrichtung zeigt;
  • 19 sind Tabellen, welche die Beziehung zwischen der Anzahl von Lichtbogenentladungen und jeder Sputterbedingung zeigen; und
  • 20 ist eine Tabelle und eine Figur, die den Wert einer vollen Breite beim halben Maximum in einer Röntgen-„Rocking curve" einer GaN-Schicht zeigen.
  • Die jeweiligen Elemente der Erfindung werden nachstehend detailliert beschrieben.
  • Substrat
  • Das Material des Substrats ist nicht speziell beschränkt, wenn eine erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht darauf wachsen gelassen werden kann. Beispiele für das Material des Substrats umfassen Saphir, Silizium, Siliziumcarbid, Zinkoxid, Galliumphosphid, Galliumarsenid, Magnesiumoxid, Manganoxid, einen Einkristall eines Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiters, usw.
  • Von diesen Substraten wird ein Saphirsubstrat bevorzugt verwendet und ein Saphir mit einer a-Ebene wird mehr bevorzugt verwendet.
  • Erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungsschicht
  • In dieser Beschreibung wird jeder der Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiter durch die allgemeine Formel AlXGaYIn1-X-YN (0 ≤ X ≤ 1, 0 ≤ Y ≤ 1, 0 ≤ X + Y ≤ 1) dargestellt, die sogenannte binäre Verbindungen, wie z.B. AlN, GaN und InN, und sogenannte ternäre Verbindungen, wie z.B. AlxGa1-xN, AlxIn1-xN und GaxIn1-xN (vorstehend gilt 0 < x < 1) umfasst. Die Gruppe III-Elemente können insbesondere partiell durch Bor (B), Thallium (Tl) oder dergleichen ersetzt werden. Ferner kann der Stickstoff (N) partiell durch Phosphor (P), Arsen (As), Antimon (Sb), Bismut (Bi) oder dergleichen ersetzt werden. Si, Ge, Se, Te, C oder dergleichen können als n-Typ-Dotierstoffe verwendet werden. Mg, Zn, Be, Ca, Sr, Ba oder dergleichen können als p-Typ-Dotierstoffe verwendet werden.
  • In dieser Erfindung wird eine GaN-Schicht oder eine AlN-Schicht vorzugsweise als erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht verwendet. Eine AlN-Schicht wird mehr bevorzugt verwendet.
  • Die Filmdicke der ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht ist nicht speziell beschränkt, wird jedoch vorzugsweise so ausgewählt, dass sie in einem Bereich von 5 bis 300 nm, mehr bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 100 nm liegt.
  • Ein allgemeines Verfahren, einschließlich ein Reaktivsputterverfahren, kann als Sputterverfahren verwendet werden. Insbesondere ist ein DC-Sputterverfahren bevorzugt. Darüber hinaus kann gemäß einem DC-Magnetronsputterverfahren die Filmqualität einfach durch Parameter gesteuert werden, während eine Beschädigung der Substratseite aufgrund von Plasma vermindert werden kann. Gemäß dem Sputterverfahren werden metallisches Aluminium, metallisches Gallium, metallisches Indium und Stickstoff- oder Ammoniakgas als Ausgangsmaterialien zur Bildung der ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungsschicht verwendet. Alternativ kann eine Gruppe III-Nitrid-Verbindung selbst direkt als Target verwendet werden. In jedem Fall sind diese Ausgangsmaterialien verglichen mit dem Fall, bei dem metallorganische Materialien verwendet werden, billig.
  • Es kann effektiv sein, dass eine Plasmabehandlung (einschließlich eines Ätzens) unter Verwendung eines Gases, das Argon, Stickstoff und Sauerstoff enthält, vor der Durchführung des Sputterns ausgeführt wird.
  • Die Sputterspannung ist als eine Spannung definiert, die zwischen dem Substrat und dem Target in einem Sputtersystem angelegt wird und die stabilisiert wird, nachdem ein Plasma erzeugt wird, wenn ein Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiter auf dem Substrat wachsen gelassen wird. Diese Spannung ist die niedrigste Spannung während des Wachsens des Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiters. Andererseits ist die anfängliche Spannung als eine Spannung zum Zeitpunkt des Beginns des Sputterns definiert. Für 3 bis 10 s nach dem Beginn muss die anfängliche Spannung so begrenzt sein, dass sie nicht höher als 110% der Sputterspannung ist (vgl. die 3).
  • Die 1 zeigt die Beziehung zwischen der anfänglichen Spannung des Sputterns und der Lichtintensität einer lichtemittierenden Diode. Die Struktur der lichtemittierenden Diode ist in der 2 gezeigt. Die Zusammensetzungen und Filmdicken der jeweiligen Schichten sind wie folgt.
  • Figure 00060001
  • Die Sputterwachstumsschicht 15 als erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht wurde mit einer DC-Sputtervorrichtung gebildet, während die anfängliche Spannung geändert wurde. Dabei waren die Sputterbedingungen wie folgt: Substrattemperatur: 450°C, Ar-Flussrate: 18 sccm, N2-Flussrate: 22 sccm, elektrische Eingangsleistung und Zeit: Geändert zum Einstellen der anfänglichen Spannung (z.B. 3 kW und 95 s), und Druck beim Sputtern: 0,5 Pa. Die Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschichten, die durch die n-Typ-Plattierschicht 16 und die Schichten oberhalb der n-Typ-Plattierschicht 16 aufgebaut sind, wurden gemäß eines herkömmlichen Verfahrens, wie z.B. mit einem MOCVD-Verfahren, gebildet. Die Lichtabgabe, die durch die vertikale Achse in der 1 gezeigt ist, wurde derart gemessen, dass Licht, das erhalten wurde, wenn ein Strom von 20 mA durch die lichtemittierende Diode floss, von einem Photodetektor erfasst wurde. Die Lichtintensität wird als Verhältnis davon zu der erhaltenen maximalen Abgabe (bei einem Spannungsverhältnis von 100%) ausgedrückt.
  • Wie es aus der 1 ersichtlich ist, wird dann, wenn die anfängliche Spannung höher als 110% der Sputterspannung ist (die in der horizontalen Achse in der 1 100% ist), die Lichtintensität Null, so dass keine ausreichende Lichtintensität erhalten werden kann (die Lichtemission war mit den bloßen Augen nicht sichtbar).
  • Die 20 zeigt die Beziehung zwischen der anfänglichen Spannung des Sputterns und dem Wert der vollen Breite bei dem halbem Maximum in einer Röntgen-„Rocking curve" einer GaN-Schicht, bei der es sich um die n-Typ-Plattierschicht handelt. Bei diesem Beispiel wird eine AlN-Schicht als Sputterschicht mit einer Filmdicke von 60 nm auf dem Saphirsubstrat abgeschieden und ferner wird eine GaN-Schicht mit einer Filmdicke von 4 μm wachsen gelassen. Wie es aus der Figur offensichtlich ist, kann auf der ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht eine Schicht mit hervorragender Kristallinität gebildet werden, wenn die anfängliche Spannung der Sputtervorrichtung so ausgewählt wird, dass sie nicht höher als 110% der Sputterspannung ist.
  • Aus dem Vorstehenden ist es offensichtlich, dass die anfängliche Spannung des Sputtersystems vorzugsweise so gewählt wird, dass sie nicht höher als 110% der Sputterspannung ist. Wenn die anfängliche Spannung aus einer niedrigen Spannung in der vorstehend beschriebenen Weise für mehrere Sekunden nach dem Beginn des Sputterns ausgewählt wird, wird das Wachstum der Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht stabilisiert.
  • Wenn eine Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht auf ein von dem Saphir verschiedenes Substrat gesputtert wird, ist die anfängliche Kristallinität der Schicht besonders wichtig, da die anfängliche Kristallinität einen großen Einfluss auf den Kristall hat, der auf der Schicht gewachsen ist. Wenn daher die anfängliche Spannung so ausgewählt wird, dass sie nicht höher als 110% der Sputterspannung ist, wird das Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial als Einkristall kristallisiert oder nähert sich sehr stark an einen Einkristall an. Somit wird auch eine Schicht, die weiter auf der anfänglich gebildeten Halbleiterschicht durch Sputtern gebildet wird, ebenfalls als Einkristall kristallisiert. Als Ergebnis wird die erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht zu einer Schicht, die als Ganze eine hervorragende Kristallinität aufweist.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, muss die angelegte Spannung so gesteuert werden, dass sie für einige Sekunden nach dem Beginn des Sputterns niedrig ist, jedoch kann die angelegte Spannung danach erhöht werden. Auf diese Weise kann die Sputterschicht 15 effizient gebildet werden.
  • Obwohl die 1 ein Ergebnis zeigt, das in dem Fall erhalten wird, bei dem eine AlN-Schicht als erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht verwendet wird, bei der es sich beispielsweise um die Sputterwachstumsschicht handelt, wird davon ausgegangen, dass das gleiche Ergebnis auch in dem Fall erhalten werden kann, bei dem ein weiteres Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial verwendet wird.
  • Ein Verfahren zur Begrenzung der anfänglichen Spannung des Sputterns wird nachstehend beschrieben.
  • Im Allgemeinen ist unmittelbar nach dem Beginn des Sputterns eine hohe Spannung erforderlich. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine hohe Spannung zur Zerstörung eines elektrisch isolierenden Films, wie z.B. eines Oxidfilms, erforderlich ist, mit dem eine Oberfläche eines Targets bedeckt ist.
  • Diesbezüglich wird das Innere des Sputtersystems vor dem Beginn des nächstens Sputterns nach der Durchführung eines vorhergehenden Sputterns, d.h. nach der Durchführung des Sputterns zur Herstellung des vorhergehenden Produkts, in einem Hochvakuumzustand gehalten, so dass die Bildung eines elektrisch isolierenden Films auf einer Oberfläche eines Targets verhindert werden kann oder dieser dünner gemacht oder aufgerauht werden kann, selbst wenn der elektrisch isolierende Film gebildet wird. Vorzugsweise wird der Hochvakuumzustand für einen Zeitraum von nicht mehr als 10 min gehalten. Um somit eine Stromleitung zwischen dem Substrat und dem Target zu ermöglichen, ist es nicht erforderlich, die elektrische Isolierung auf der Oberfläche des Targets zu zerstören, oder es ist möglich, die elektrische Isolierung durch eine sehr niedrige Spannung zu zerstören.
  • Die 3 zeigt die Beziehung zwischen dem Restgasdruck in dem Sputtersystem vor dem Beginn des Sputterns und der angelegten Spannung in der Sputtervorrichtung. Die Sputterbedingungen sind: Substrattemperatur: 450°C, Ar-Flussrate: 18 sccm, N2-Flussrate: 22 sccm, elektrische Eingangsleistung: 3 kW und 95 s, Kammerdruck beim Sputtern: 0,5 Pa. Die angelegte Spannung wird etwa 5 s nach dem Anlegen stabilisiert. Die stabilisierte Spannung wird als Sputterspannung bezeichnet.
  • Die Daten (1) in der 3 zeigen den Fall, bei dem das Substrat unter der Bedingung auf einer Kohlenstoffwanne angeordnet wurde, dass der Druck in der Sputterkammer vor dem Sputtern bei 1,10 × 10–4 Pa und 600 s gehalten wurde. In diesem Fall betrug die anfängliche Spannung des Sputterns etwa 120% der Sputterspannung. Wenn die Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschichten auf der so gebildeten Sputterschicht mit einem MOCVD-Verfahren gebildet worden sind, um dadurch eine in der 2 gezeigte lichtemittierende Diode zu bilden, war das Lichtintensitätsverhältnis (entspricht der vertikalen Achse in der 1) Null, so dass die Lichtemission nicht mit den bloßen Augen festgestellt werden konnte.
  • Die Daten (2) in der 3 wurden unter den gleichen Bedingungen wie die vorstehend genannten Daten (1) erhalten, jedoch wurde der Druck in dem Sputtersystem vor dem Sputtern auf 8,10 × 10–5 Pa vermindert. Bei den Daten (2) beträgt die anfängliche Spannung des Sputterns etwa 104% der Sputterspannung, wobei es sich um einen Wert handelt, der die Anforderung der Erfindung erfüllt, nicht höher als 110% der Sputterspannung zu sein. In diesem Fall betrug das Lichtintensitätsverhältnis (entspricht der vertikalen Achse in der 1) 0,85.
  • Aufgrund der vorstehend genannten Ergebnisse wird der Druck in dem Sputtertank vor dem Sputtern vorzugsweise so ausgewählt, dass er nicht höher als 1,0 × 10–4 Pa ist.
  • Es wird davon ausgegangen, dass diese Regel auch auf den Fall angewandt werden kann, bei dem die Sputterschicht aus einem von AlN verschiedenen Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiter hergestellt ist.
  • Die Daten (3) in der 3 wurden unter den gleichen Bedingungen wie bei den vorstehend genannten Daten (1) erhalten, jedoch betrug der Druck in dem Sputtertank vor dem Sputtern 6,40 × 10–5 Pa und ferner war die Substratwanne aus einem Silizium-Einkristall hergestellt. Bei den Daten (3) beträgt die anfängliche Spannung des Sputterns etwa 102% der Sputterspannung, wobei es sich um einen Wert handelt, der die Anforderung der Erfindung erfüllt, nicht höher als 110% der Sputterspannung zu sein. In diesem Fall betrug das Lichtintensitätsverhältnis (entspricht der vertikalen Achse in der 1) 1,00.
  • Da zwischen den Daten (3) und den Daten (2) kein großer Unterschied bei dem Sputterkammerdruck vor dem Sputtern vorliegt, wird davon ausgegangen, dass die Änderung des Wannenmaterials von Kohlenstoff zu einem Silizium-Einkristall zur Verminderung der anfänglichen Spannung des Sputterns und demgemäß zu einer Verbesserung der Lichtintensität führt. Im Allgemeinen weist Kohlenstoff im Vergleich zu einem Silizium-Einkristall eine Tendenz dahingehend auf, Gasmoleküle zu adsorbieren/emittieren. Es wird daher davon ausge gangen, dass die Differenz zwischen den Daten (2) und den Daten (3) von dem Unterschied bei dem Gas abhängt, das von dem Wannenmaterial emittiert wird, und zwar trotz des im Wesentlichen gleichen Niveaus des Vakuums in der Sputterkammer, so dass das Gas von der Kohlenstoffwanne mit einer Oberfläche des Targets (Al) reagiert.
  • Die 4 zeigt die Änderung des Drucks in der Sputterkammer in dem Fall, bei dem jede der Kohlenstoffwanne und der Si-Waferwanne in die Sputtervorrichtung eingebracht wird, nachdem sie 3 min der Luft ausgesetzt worden sind. Aus der 4 ist offensichtlich, dass von der Kohlenstoffwanne eine größere Gasmenge emittiert wird.
  • Im Hinblick auf die vorstehende Beschreibung ist es bevorzugt, dass die Wanne (Substrathalter) aus einem Material hergestellt wird, das ein Gas kaum adsorbiert/emittiert. Beispiele für das Material umfassen Metall, Silizium, TiN, Quarzglas, usw. Es ist ausreichend, wenn mindestens eine Oberfläche der Wanne aus einem solchen Material hergestellt ist.
  • Diesbezüglich ist es bevorzugt, dass mindestens die Innenoberfläche der Sputterkammer mit einem solchen Material ausgebildet (beschichtet) ist, vgl. Oyo Buturi, Band 69, Nr. 1, 2000.01, Seiten 22–28 als entsprechende Literatur.
  • Die 5 bis 17 zeigen Photographien, die erhalten werden, wenn RHEED mit verschiedenen Arten von Proben durchgeführt wird.
  • Die 5 und 6 sind RHEED-Photographien von Saphir mit einer a-Ebene.
  • Die 7 ist eine RHEED-Photographie von AlN nach dem Durchführen des Sputterns für 5 s in dem Fall (Daten (3)), bei dem die anfängliche Spannung 102% der Sputterspannung unter den in der 3 gezeigten Sputterbedingungen (Substrattemperatur: 450°C, Ar-Flussrate: 18 sccm, N2-Flussrate: 22 sccm, elektrische Eingangsleistung: 3 kW (95 s), Kammerdruck beim Sputtern: 0,5 Pa) beträgt. Die 8 ist eine RHEED-Photographie, wenn ein Elektronenstrahleinfallswinkel ausgehend von der 7 um 30° gedreht wird. Die 9 ist eine RHEED-Photographie, wenn das AlN durch Fortsetzen des Sputterns bis zu einer Filmdicke von 30 nm wachsen gelassen wird. Die 10 ist eine RHEED-Photographie, wenn ein Elektronenstrahleinfallswinkel ausgehend von der 9 um 30° gedreht wird. Die 11 ist eine RHEED-Photographie, wenn das AlN nach dem Wachsen bis zur Filmdicke von 30 nm erwärmt wird. Die 12 ist eine RHEED-Photographie, wenn ein Elektronenstrahleinfallswinkel um 30° gedreht wird. Aus dem Vorstehenden kann bestätigt werden, dass eine gute Kristallinität bei jeder Stufe in dem Fall (Daten (3)) erhalten wird, bei dem die anfängliche Spannung 102% der Sputterspannung beträgt.
  • Die 13 ist eine RHEED-Photographie, nachdem das Sputtern für 5 s in dem Fall (Daten (1)) durchgeführt wird, bei dem die anfängliche Spannung 120% der Sputterspannung bei den gleichen Sputterbedingungen beträgt. Die 14 ist eine RHEED-Photographie, wenn das AlN durch Fortsetzen des Sputterns bis zu einer Filmdicke von 30 nm wachsen gelassen wird. Die 15 ist eine RHEED-Photographie, wenn ein Elektronenstrahleinfallswinkel ausgehend von dem Fall der 14 um 30° gedreht wird. Die 16 ist eine RHEED-Photographie nach dem Erwärmen der Probe mit der Filmdicke von 30 nm. Die 17 ist eine RHEED-Photographie, wenn ein Elektronenstrahleinfallswinkel ausgehend von dem Fall der 16 um 30° gedreht wird. Aus dem Vorstehenden ist offensichtlich, dass der Fall (Daten (1)), bei dem die anfängliche Spannung 120% der Sputterspannung beträgt, bezüglich der Kristallinität bei jeder Stufe im Vergleich zu dem Fall (Daten (3)), bei dem die anfängliche Spannung 102% der Sputterspannung beträgt, schlechter ist.
  • Im Allgemeinen weist, wie es in der 18 gezeigt ist, die Sputtervorrichtung 30 eine Struktur auf, bei der die elektrische Energie, die zwischen dem Substrat 33 und dem Target 31 angelegt wird, gesteuert wird. Somit kann dann, wenn der Strom, der zwischen dem Substrat 33 und dem Target 31 fließt, erhöht wird, die Spannung zwischen den beiden niedrig gehalten werden. Diesbezüglich soll mit der folgenden Untersuchung die anfängliche Spannung des Sputterns in dem gewünschten Bereich eingestellt werden.
  • Als erstes wird als Maßnahme zur Erhöhung des Stromflusses zwischen dem Substrat 33 und dem Target 31 eine Antihaftplatte 37 in der Sputterkammer 36 elektrisch geerdet. Somit laufen die elektrischen Flusslinien, die von dem Target 31 (negativer Ruhestrom) emittiert werden, nicht nur in der Richtung des Substrats 33 (im Allgemeinen die Erdung), sondern auch in der Richtung der Antihaftplatte 37. Als Ergebnis wird die Dichte der elektrischen Flusslinien, die in das Substrat 33 eintreten, d.h. das elektrische Feld in diesem Abschnitt, vermindert, so dass das elektrische Potenzial bezüglich des Targets vermindert wird. Mit anderen Worten: Wenn die Antihaftplatte 37 elektrisch geerdet wird, nimmt die Anzahl der elektrischen Flusslinien, die von dem Target 31 emittiert werden, zu, so dass der Strom hoch gemacht wird, um dadurch das elektrische Potenzial zwischen dem Target 31 und dem Substrat 33 verglichen mit dem Fall zu vermindern, bei dem nur das Substrat 33 elektrisch geerdet wird.
  • Diesbezüglich ist es auch bevorzugt, dass die Fläche des Substrats 33 kleiner gemacht wird. Beispielsweise wird die Fläche des Substrats 33 so ausgewählt, dass sie nicht größer als 100% der Fläche des Targets 31 ist.
  • Ferner werden bzw. wird ebenfalls diesbezüglich die Oberfläche der Wanne 34 (Substrathalter) und/oder die Oberfläche der Sputterkammer 36 mit einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet (beschichtet). Beispiele für das elektrisch leitfähige Material können ein elektrisch leitfähiges Metall und TiN umfassen, die kaum Gas adsorbieren/emittieren, usw.
  • Gemäß der Untersuchung der Erfinder sind die bevorzugten Sputterbedingungen zur Bildung der ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht durch ein DC-Sputterverfahren wie folgt. Wenn die Bedingungen erfüllt sind, kann bei der Durchführung des Sputterns das Auftreten einer anomalen elektrischen Entladung verhindert werden.
  • Bevorzugte DC-Sputterbedingungen:
    • Gasflussrate: 0,67 m/s oder höher
    • Gasdruck: 1,5 Pa oder höher
    • Elektrische Eingangsleistung: 5,7 W/cm2 oder niedriger
    • Gasverhältnis (N2/Ar + N2) ≥ 43
    • Temperatur: 400°C oder höher
  • Die 19 zeigt Tabellen, welche die Beziehung zwischen der Anzahl von Lichtbogenentladungen, die durch eine anomale elektrische Entladung erzeugt werden, und jeder Sputterbedingung zeigen.
  • Zweite Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht
  • Die zweite Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht hat eine Vorrichtungsfunktion. Beispiele für die Vorrichtung umfassen: Optische Vorrichtungen, wie z.B. eine lichtemittierende Diode, ein Photodetektor, eine Laserdiode, eine Solarzelle, usw.; bipolare Vorrichtungen, wie z.B. ein Gleichrichter, ein Thyristor, ein Transistor, usw.; unipolare Vorrichtungen, wie z.B. ein FET, usw.; und elektronische Vorrichtungen, wie z.B. eine Mikrowellenvorrichtung, usw. Die Erfindung kann auch auf Laminate angewandt werden, die als Zwischenprodukte dieser Vorrichtungen hergestellt werden.
  • Ferner kann als Struktur der lichtemittierenden Vorrichtung eine Homostruktur, eine Heterostruktur oder eine Doppelheterostruktur, die mit einem MIS-Übergang, einem PIN-Übergang oder einem p-n-Übergang ausgestattet ist, verwendet werden. Eine Quantenmuldenstruktur (Einfachquantenmuldenstruktur oder Mehrfachquantenmuldenstruktur) kann als lichtemittierende Schicht verwendet werden.
  • Als Material zur Bildung der zweiten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht kann das gleiche Material verwendet werden, das zur Bildung der vorstehend genannten ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht eingesetzt worden ist. Der zweite Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiter kann jedweden optionalen Dotierstoff enthalten. Si, Ge, Se, Te, C oder dergleichen kann als n-Typ-Dotierstoff verwendet werden. Mg, Zn, Be, Ca, Sr, Ba oder dergleichen kann als p-Typ-Dotierstoff verwendet werden.
  • Um eine noch bessere Kristallinität zu erhalten, wird als zweite Gruppe III-Nitrid-Verbirdungshalbleiterschicht, die mit der ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht in Kontakt kommt, vorzugsweise eine Schicht aus GaN oder eine Schicht aus AlXGa1-XN (0 ≤ X ≤ 1) verwendet.
  • Das Verfahren zur Bildung der zweiten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht ist nicht speziell beschränkt. Beispielsweise kann neben einem metallorganisch-chemischen Aufdampfverfahren (MOCVD-Verfahren) die zweite Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht auch mit einem bekannten Verfahren wie z.B. einem Molekularstrahlepitaxieverfahren (MBE-Verfahren), einem Halogeniddampfphasenepitaxieverfahren (HVPE-Verfahren), einen Sputterverfahren, einem Ionenplattierverfahren, einem Elektronenschauerverfahren oder dergleichen gebildet werden.
  • Die erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungsschicht wird mit zunehmender Substrattemperatur erhitzt, wenn die zweite Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht durch die Durchführung eines MOCVD-Verfahrens gebildet wird.
  • Es ist bevorzugt, dass das Trägergas, das in dem MOCVD-Verfahren verwendet wird, eines von Wasserstoff und Stickstoff oder ein Gemisch aus Wasserstoff und Stickstoff ist.
  • Mit anderen Worten: Es ist bevorzugt, dass die erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht unter einer Atmosphäre eines Mischgases erhitzt wird, das eines von Wasserstoffgas und Stickstoffgas und ein Stickstoffmaterialgas (Ammoniak, Hydrazin oder dergleichen) enthält. Dabei wird die Temperatur für die Wärmebehandlung vorzugsweise so ausgewählt, dass sie in einem Bereich von 1000 bis 1250°C liegt.
  • Ferner wird nach der Bildung der ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht die zweite Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht darauf ausgebildet, während die erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht ohne jedwede Behandlung beibehalten wird.
  • Im Allgemeinen wird bei der Durchführung von MOCVD häufig ein Reinigen (wie z.B. ein Ultraschallreinigen, ein Acetonreinigen, ein Säurereinigen, usw.) einer Grundbeschichtungsschicht (in diesem Fall der ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht) durchgeführt. Gemäß der Untersuchung der Erfinder haben jedoch viele der lichtemittierenden Vorrichtungen, die durch die Durchführung eines solchen Reinigens erhalten worden sind, nicht einheitlich emittiert. Wenn andererseits ein solches Reinigen weggelassen wurde und die zweite Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht auf der ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht wachsen gelassen wurde, während die erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht in einem Zustand, wie sie gewachsen war, gehalten wurde, konnte von der auf diese Weise erhaltenen lichtemittierenden Vorrichtung eine einheitliche Lichtemission erhalten werden, d.h. eine Ungleichmäßigkeit der Lichtemission trat nur geringfügig auf.
  • Ausführungsform
  • Nachstehend wird eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
  • Diese Ausführungsform zeigt eine lichtemittierende Diode 10. Die 2 zeigt das schematische Diagramm der lichtemittierenden Diode 10.
  • Die Spezifikationen der jeweiligen Schichten sind derart, wie sie vorstehend beschrieben worden sind.
  • Die n-Typ-Plattierschicht 16 kann eine Doppelschichtstruktur mit einer n–-Schicht mit niedriger Elektronendichte auf der Seite der lichtemittierenden Schicht 17 und einer n+-Schicht mit hoher Elektronendichte auf der Seite der Grundbeschichtungsschicht 15 sein.
  • Die lichtemittierende Schicht 17 ist nicht auf die Übergitterstruktur beschränkt. Eine Einzelheterostruktur, eine Doppelheterostruktur, eine Homo-Übergangsstruktur oder dergleichen kann als Struktur der lichtemittierenden Vorrichtung verwendet werden.
  • Eine Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht, die mit einem Akzeptor, wie z.B. Magnesium oder dergleichen, dotiert ist und die eine breite Bandlücke aufweist, kann zwischen der lichtemittierenden Schicht 17 und der p-Typ-Plattierschicht 18 angeordnet sein. Diese wird bereitgestellt, um zu verhindern, dass sich Elektronen, die in die lichtemittierende Schicht 17 injiziert werden, in die p-Typ-Plattierschicht 18 verteilen. Alternativ kann die p-Typ-Plattierschicht 18 selbst aus p-AlGaN:Mg hergestellt sein.
  • Die p-Typ-Plattierschicht 18 kann eine Doppelschichtstruktur mit einer p–-Schicht mit niedriger Löcherdichte auf der Seite der lichtemittierenden Schicht 17 und einer p+-Schicht mit hoher Löcherdichte auf der Seite der Elektrode sein.
  • Die in der vorstehend beschriebenen Weise konfigurierte lichtemittierende Diode wird wie folgt hergestellt.
  • Als erstes wird ein Saphirsubstrat (Wanne: aus Si hergestellt) in einer Kammer einer DC-Sputtervorrichtung angeordnet. Das Innere der Sputterkammer wird auf 6,40 × 10–5 Pa evakuiert, so dass das Sputtern innerhalb von 10 min nach dem Ende des vorhergehenden Sputterns, d.h. nach dem Ende des Sputterns zur Herstellung des vorhergehenden Produkts, neu durchgeführt wird. Auf diese Weise wird die Sputterwachstumsschicht 15 unter den folgenden Bedingungen gebildet:
    Substrat: Saphir mit a-Ebene
    Substrattemperatur: 450°C
    Filmdicke der AlN-Schicht: 30 nm
    Sputtergas: Ar (18 sccm)/N (22 sccm)
    Tankdruck: 0,5 Pa
    DC-Leistung: 3 kW (Elektrodenfläche etwa 700 cm2)
  • Dann wird das Substrat in eine MOCVD-Vorrichtung überführt. Die zweiten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschichten, die aus der n-Typ-Plattierschicht 16 und den Schichten über der n-Typ-Plattierschicht 16 ausgebildet sind, werden durch ein allgemeines Verfahren unter Verwendung von Wasserstoffgas als Trägergas ohne irgendeinen Reinigungsschritt gebildet. Ferner beträgt die Substrattemperatur zum Zeitpunkt der Bildung der n-Typ-Plattierschicht 16 1130°C.
  • Dann wird eine Maske gebildet und die p-Typ-Plattierschicht 18, die lichtemittierende Schicht 17 und die n-Typ-Plattierschicht 16 werden durch Reaktivionenätzen teilweise entfernt, um dadurch die n-Typ-Plattierschicht 16 freizulegen, auf der eine n-Elektrodenkontaktstelle 21 gebildet wird.
  • Ein Photolack wird gleichmäßig auf die Halbleiteroberfläche aufgebracht und dann von dem Elektroden-bildenden Abschnitt auf der p-Typ-Plattierschicht 18 mittels Photolithographie entfernt, um dadurch die p-Typ-Plattierschicht von diesem Abschnitt freizulegen. Eine transparente Au-Co-Elektrodenschicht 19 wird auf der freigelegten p-Typ-Plattierschicht 18 mittels einer Verdampfungsvorrichtung gebildet.
  • Dann werden eine p-Elektrodenkontaktstelle 20 und eine n-Elektrodenkontaktstelle 21 entsprechend abgeschieden.
  • Obwohl in dieser Beschreibung eine lichtemittierende Vorrichtung als ein Beispiel beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung auf verschiedene Arten von Halbleitervorrichtungen und auch auf Laminate angewandt werden kann, bei denen es sich um Zwischenprodukte dieser Halbleitervorrichtungen handelt.
  • Die folgenden Absätze sind offenbart.
    • 21. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht, dadurch gekennzeichnet, dass eine anfängliche Spannung einer Sputtervorrichtung so ausgewählt wird, dass sie nicht höher als 110% einer Sputterspannung ist, wenn eine erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht auf einem Substrat mit einem Sputterverfahren gebildet wird.
    • 22. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht nach Absatz 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus Saphir hergestellt ist.
    • 23. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht nach Absatz 22, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht auf dem Saphir mit einer a-Ebene ausgebildet wird.
    • 24. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht nach einem der Absätze 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht aus AlxGa1-xN (0 ≤ x ≤ 1) hergestellt ist.
    • 25. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht nach einem der Absätze 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht aus AlN hergestellt ist.
    • 26. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht nach einem der Absätze 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Sputterverfahren ein Gleichstromsputterverfahren (DC-Sputterverfahren) ist.
    • 27. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht nach einem der Absätze 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Kammerdruck in der Sputtervorrichtung vor dem Beginn des Sputterns so gewählt wird, dass er nicht höher als 1 × 10–4 Pa ist.
    • 28. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht nach einem der Absätze 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass ein Substrathalter in der Sputtervorrichtung aus Metall, Quarzglas oder Si hergestellt ist.
    • 29. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht nach einem der Absätze 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass ein Substrathalter und/oder das Innere einer Sputterkammer in der Sputtervorrichtung aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt sind bzw. ist.
    • 30. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht nach einem der Absätze 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antihaftplatte in der Sputterkammer elektrisch geerdet ist.
    • 31. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht nach einem der Absätze 21 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des Substrats so gewählt wird, dass sie nicht größer als 100% der Fläche eines Targets ist.
    • 32. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht nach einem der Absätze 21 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass, während die durch Sputtern gebildete erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht unbehandelt belassen wird, eine zweite Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht darauf mit einem MOCVD-Verfahren gebildet wird.
    • 33. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht nach Absatz 29, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige Material elektrisch leitfähiges Metall oder TiN enthält.
    • 34. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht nach Absatz 32, dadurch gekennzeichnet, dass die fehlende Behandlung der ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht keinerlei Reinigungsschritt umfasst.
    • 35. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht nach Absatz 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Sputterspannung die niedrigste Spannung zum Wachsenlassen der ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht ist, wenn die elektrische Eingangsleistung konstant gehalten wird.
    • 41. Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung, die ein Substrat und eine auf dem Substrat ausgebildete erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht durch Sputtern unter der Bedingung ausgebildet wird, dass eine anfängliche Spannung einer Sputtervorrichtung so gewählt wird, dass sie nicht höher als 110% der Sputterspannung ist.
    • 42. Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach Absatz 41, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus Saphir hergestellt ist.
    • 43. Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach Absatz 42, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht auf dem Saphir mit einer a-Ebene ausgebildet wird.
    • 44. Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach Absatz 43, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht aus AlxGa1-xN (0 ≤ x ≤ 1) hergestellt ist.
    • 45. Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach einem der Absätze 41 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht aus AlN hergestellt ist.
    • 46. Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach einem der Absätze 41 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass das Sputterverfahren ein Gleichstromsputterverfahren (DC-Sputterverfahren) ist.
    • 47. Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach einem der Absätze 41 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass der Kammerdruck in der Sputtervorrichtung vor dem Beginn des Sputterns so gewählt wird, dass er nicht höher als 1 × 10–4 Pa ist.
    • 48. Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach einem der Absätze 41 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass ein Substrathalter in der Sputtervorrichtung aus Metall, Quarzglas oder Si hergestellt ist.
    • 49. Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach einem der Absätze 41 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass ein Substrathalter und/oder das Innere einer Sputterkammer in der Sputtervorrichtung aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt sind bzw. ist.
    • 50. Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach einem der Absätze 41 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antihaftplatte in dem Sputtertank elektrisch geerdet ist.
    • 51. Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach einem der Absätze 41 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des Substrats so gewählt wird, dass sie nicht größer als 100% der Fläche eines Targets ist.
    • 52. Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach einem der Absätze 41 bis 51, dadurch gekennzeichnet, dass, während die durch Sputtern gebildete erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht unbehandelt belassen wird, eine zweite Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht darauf mit einem MOCVD-Verfahren gebildet wird.
    • 53. Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach Absatz 49, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige Material elektrisch leitfähiges Metall oder TiN enthält.
    • 54. Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach Absatz 52, dadurch gekennzeichnet, dass die fehlende Behandlung der ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht keinerlei Reinigungsschritt umfasst.
    • 55. Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach Absatz 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Sputterspannung die niedrigste Spannung zum Wachsenlassen der ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht ist, wenn die elektrische Eingangsleistung konstant gehalten wird.
    • 56. Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach einem der Absätze 41 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass eine lichtemittierende Vorrichtungsstruktur oder eine Photodetektorstruktur aus einer zweiten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht ausgebildet ist.
    • 71. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn eine erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht auf einem Substrat mit einem Verfahren ausgebildet wird, bei dem keine metallorganischen Materialien als Ausgangsmaterialien verwendet werden (wie z.B. einem Sputterverfahren, einschließlich eines Reaktivsputterverfahrens (insbesondere eines DC-Sputterverfahrens oder eines DC-Magnetronsputterverfahrens), einem Verdampfungsverfahren, einem Ionenplattierverfahren, einem Laserabtragungsverfahren, einem ECR-Verfahren, usw.), die Wachstumsgeschwindigkeit der ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht unmittelbar nach dem Beginn der Bildung so gewählt wird, dass sie nicht höher ist als die niedrigste Wachstumsgeschwindigkeit (die niedrigste Wachstumsgeschwindigkeit unter der Bedingung, dass die erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht wachsen gelassen werden kann).

Claims (16)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung, das den Schritt des Bildens einer ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht auf einem Substrat mit einem Sputterverfahren umfasst, bei dem eine anfängliche Spannung, bei der es sich um die Spannung zum Zeitpunkt des Beginns des Sputterns und für mehrere Sekunden nach dem Beginn des Sputterns handelt, in dem Schritt so ausgewählt wird, dass sie nicht höher als 110% einer Sputterspannung ist, wobei die Sputterspannung die niedrigste Spannung während des Wachsenlassens der Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht ist.
  2. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei dem das Substrat aus Saphir hergestellt ist.
  3. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 2, bei dem die erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht auf dem Saphir mit einer a-Ebene ausgebildet wird.
  4. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei dem die erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht aus AlxGa1-xN (0 ≤ x ≤ 1) hergestellt ist.
  5. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei dem die erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht aus AlN hergestellt ist.
  6. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Sputterverfahren ein Gleichstromsputterverfahren ist.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das ferner den Schritt des Auswählens des Drucks in einer Sputtervorrichtung zur Verwendung in dem Sputterverfahren derart, dass er nicht höher als 1 × 10–4 Pa vor dem Beginn des Sputterns ist, umfasst.
  8. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem ein Substrathalter in der Sputtervorrichtung zur Verwendung in dem Sputterverfahren aus Metall, Quarzglas oder Si hergestellt ist.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem mindestens eines von einem Substrathalter und einem Inneren einer Sputterkammer in der Sputtervorrichtung für das Sputterverfahren aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt ist.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 9, bei dem das elektrisch leitfähige Material mindestens eines von einem elektrisch leitfähigen Metall und TiN enthält.
  11. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 9, bei dem eine Antihaftplatte in der Sputterkammer elektrisch geerdet ist.
  12. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Fläche des Substrats so ausgewählt ist, dass sie nicht größer als 100% der Fläche eines Targets ist.
  13. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, das ferner die Schritte umfasst: Halten der Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht in einem nicht behandelten Zustand; und Bilden einer zweiten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht auf der ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht mit einem MOCVD-Verfahren.
  14. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 13, bei dem der Schritt des Haltens in dem wie gewachsenen Zustand keinerlei Aufreinigungsschritt umfasst.
  15. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei dem die Sputterspannung eine niedrigste Spannung zum Wachsenlas sen der ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht ist, wenn die elektrische Eingangsleistung konstant gehalten wird.
  16. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, das ferner den Schritt des Bildens einer Struktur einer lichtemittierenden Vorrichtung oder einer Photodetektorstruktur aus einer zweiten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht umfasst.
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