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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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1 ist
ein Graph, der die Beziehung zwischen der anfänglichen Spannung und der Lichtabgabe zeigt;
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2 zeigt
eine lichtemittierende Diode gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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3 ist
ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Restgasdruck (Druck in
einer Sputterkammer) und der angelegten Spannung zeigt;
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4 ist
ein Graph, der die Ausgasungseigenschaften einer Wanne zeigt;
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5 ist
eine RHEED-Photographie einer Oberfläche a von Saphir;
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6 ist
eine RHEED-Photographie einer Oberfläche a von Saphir;
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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;
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8 ist
eine RHEED-Photographie, wenn das AlN von 7 um 30° gedreht
wird;
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9 ist
eine RHEED-Photographie, wenn das AlN durch weiteres Fortsetzen
des Sputterns bis zu einer Filmdicke von 30 nm wachsen gelassen
wird;
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10 ist
eine RHEED-Photographie, wenn das AlN von 9 um 30° gedreht
wird;
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11 ist
eine RHEED-Photographie, wenn das AlN nach dem Wachsen bis zu einer
Filmdicke von 30 nm erwärmt
wird;
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12 ist
eine RHEED-Photographie, wenn das AlN von 11 um
30° gedreht
wird;
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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;
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14 ist
eine RHEED-Photographie, wenn das AlN durch weiteres Fortsetzen
des Sputterns bis zu einer Filmdicke von 30 nm wachsen gelassen
wird;
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15 ist
eine RHEED-Photographie, wenn das AlN von 14 um
30° gedreht
wird;
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16 ist
eine RHEED-Photographie, wenn das AlN nach dem Wachsen bis zu einer
Filmdicke von 30 nm erwärmt
wird;
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17 ist
eine RHEED-Photographie, wenn das AlN von 16 um
30° gedreht
wird;
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18 ist
ein schematisches Diagramm, das die schematische Konfiguration einer
DC-Sputtervorrichtung
zeigt;
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19 sind
Tabellen, welche die Beziehung zwischen der Anzahl von Lichtbogenentladungen
und jeder Sputterbedingung zeigen; und
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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.
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Die
jeweiligen Elemente der Erfindung werden nachstehend detailliert
beschrieben.
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Substrat
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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.
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Von
diesen Substraten wird ein Saphirsubstrat bevorzugt verwendet und
ein Saphir mit einer a-Ebene wird mehr bevorzugt verwendet.
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Erste Gruppe
III-Nitrid-Verbindungsschicht
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ein
Verfahren zur Begrenzung der anfänglichen
Spannung des Sputterns wird nachstehend beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die 5 bis 17 zeigen
Photographien, die erhalten werden, wenn RHEED mit verschiedenen Arten
von Proben durchgeführt
wird.
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Die 5 und 6 sind
RHEED-Photographien von Saphir mit einer a-Ebene.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Bevorzugte DC-Sputterbedingungen:
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- 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
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Die 19 zeigt
Tabellen, welche die Beziehung zwischen der Anzahl von Lichtbogenentladungen, die
durch eine anomale elektrische Entladung erzeugt werden, und jeder
Sputterbedingung zeigen.
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Zweite Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ausführungsform
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Nachstehend
wird eine Ausführungsform
der Erfindung beschrieben.
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Diese
Ausführungsform
zeigt eine lichtemittierende Diode 10. Die 2 zeigt
das schematische Diagramm der lichtemittierenden Diode 10.
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Die
Spezifikationen der jeweiligen Schichten sind derart, wie sie vorstehend
beschrieben worden sind.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
in der vorstehend beschriebenen Weise konfigurierte lichtemittierende
Diode wird wie folgt hergestellt.
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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)
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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.
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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.
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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.
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Dann
werden eine p-Elektrodenkontaktstelle 20 und eine n-Elektrodenkontaktstelle 21 entsprechend abgeschieden.
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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.
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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).