DE60130461T2 - Halbleitervorrichtung aus einer gruppe iii-nitridverbindung - Google Patents

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung.
  • Stand der Technik
  • Das ungeprüfte japanische Patent mit der Veröffentlichungsnummer Hei 9-237938 beschreibt, dass eine (111)-Oberfläche eines Metallnitrids mit einer Steinsalzstruktur als Basisschicht als ein Substrat verwendet wird, um Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschichten mit einer guten Kristallinität zu erhalten. D.h., in dieser Veröffentlichung 9-237938 wird ein Metallnitrid mit einer Steinsalzstruktur als Substrat verwendet, so dass Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschichten auf der (111)-Oberfläche des Substrats wachsen gelassen werden.
  • C.M. Rouleau et al., "Pulsed KrF laser deposited GaN/TiN/Si(111) heterostructures by sequential TiN and liquid Ga laser ablation", Appl. Phys. A. 69 [Ergänz.], 441-445 (1999), beschreiben GaN/TiN/Si(111)-Heterostrukturen.
  • US 6,045,626 beschreibt eine Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbieiteroberflächenschicht, die auf einer Pufferschicht ausgebildet ist, die aus mindestens einem von TiN, Tantalnitrid oder Zirkoniumnitrid zusammengesetzt ist.
  • EP 1 039 555 A1 ist Stand der Technik gemäß Art. 54(3) und (4) EPÜ und betrifft eine Gruppe III-Nitrid-Halbleitervorrichtung, die ein Substrat, eine Basisschicht, die auf dem Substrat ausgebildet ist und Metallnitrid enthält, und eine Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht, die auf der Basisschicht ausgebildet ist, umfasst, wobei eine Titanschicht zwischen der Basisschicht und der Gruppe III-Nitrid-Halbleiterschicht angeordnet sein kann.
  • Ein Substrat für eine Halbleitervorrichtung muss Eigenschaften (Steifigkeit, Schlagfestigkeit, usw.) zum Aufrechterhalten der Funktion der Vorrichtung aufweisen. Wenn das Substrat aus einem Metallnitrid hergestellt ist, wird davon ausgegangen, dass das Substrat eine Dicke von nicht weniger als 50 μm aufweisen muss, um die Eigenschaften beizubehalten.
  • Ein Metallnitrid mit einer so großen Dicke wurde noch nicht als Ausgangsmaterial zur Erzeugung von industriellen Halbleiterprodukten bereitgestellt.
  • Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschichten mit einer guten Kristallstruktur unter Verwendung von Ausgangsmaterialien, die industriell leicht zugänglich sind, zu bilden.
  • Gemäß eines anderen Aspekts ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung mit einer neuen Struktur, und eines Verfahrens zur Herstellung der Vorrichtung.
  • Die vorstehend genannten Aufgaben werden durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 und die Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 6 gelöst. Weiterentwicklungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
  • Die durch die vorliegende Erfindung erzeugte Halbleitervorrichtung weist Halbleiterschichten mit einer guten Kristallstruktur auf und kann billig hergestellt werden.
  • In der erfindungsgemäß konfigurierten Halbleitervorrichtung ist eine Schicht, die aus einer Art von Metall oder aus zwei oder mehr Arten von Metallen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Titan, Hafnium, Zirkonium und Tantal, hergestellt ist, auf einem Si-Substrat mittels einer Titanschicht ausgebildet, wobei eine Al-Schicht zwischen dem Substrat und der Titanschicht derart ausgebildet ist, dass die Titanschicht direkt auf der Al-Schicht ausgebildet ist. Die Metallnitridschicht weist eine sehr geringe Gitterfehlordnung zwischen der Metallnitridschicht und einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht, die auf der Metallnitridschicht ausgebildet ist, auf. Darüber hinaus kann die Metallnitridschicht mit einer guten Kristallinität auf der Titanschicht ausgebildet werden. Darüber hinaus kann die Titanschicht mit einer guten Kristallinität auf dem Substrat ausgebildet werden. Andererseits kann die Dicke, die für das Aufrechterhalten der Funktion der Vorrichtung erforderlich ist, durch das Substrat vorgegeben werden, so dass die Metallnitridschicht dünn gemacht werden kann. Demgemäß kann die Metallnitridschicht einfach und billig gebildet werden.
  • 1 ist eine Ansicht, welche die Konfiguration einer lichtemittierenden Diode bzw. Leuchtdiode zeigt,
  • 2 ist eine Ansicht, welche die Konfiguration einer weiteren lichtemittierenden Diode zeigt,
  • 3 ist eine Ansicht, welche die Konfiguration einer weiteren lichtemittierenden Diode zeigt, und
  • 4A und 4B zeigen eine lichtemittierende Diode.
  • In den Zeichnungen bezeichnet jedes der Bezugszeichen 10, 22, 32 und 40 eine lichtemittierende Diode, jedes von 11 und 25 ein Substrat, 13 eine Titanschicht, 14 eine TiN-Schicht, 15 eine Pufferschicht, jedes von 16 und 26 eine Deckschicht, 17 eine Schicht, die eine lichtemittierende Schicht enthält, jedes von 18 und 28 eine Deckschicht und 19 eine lichtdurchlässige Elektrode.
  • In der vorliegenden Erfindung wird Si als Substrat verwendet, wobei eine (111)-Oberfläche des Si-Substrats verwendet wird.
  • Da Silizium als das Substrat verwendet wird, können dem Substrat Eigenschaften einer elektrischen Leitfähigkeit verliehen werden. Wie es später beschrieben wird, weist ein Metallnitrid, wie z.B. Titannitrid (TiN), Hafniumnitrid, Zirkoniumnitrid und Tantalnitrid Eigenschaften einer elektrischen Leitfähigkeit auf. Als Ergebnis können Elektroden auf gegenüber liegenden Oberflächen einer Halbleitervorrichtung gebildet werden. Somit wird die Anzahl der Schritte zur Erzeugung der Vorrichtung vermindert, so dass die Kosten für deren Herstellung gesenkt werden.
  • Das Substrat muss Eigenschaften (Steifigkeit und Schlagfestigkeit) zum Beibehalten der Funktion der Vorrichtung aufweisen. Es ist daher bevorzugt, dass die Dicke des Substrats so ausgewählt wird, dass sie nicht kleiner als 50 μm wird. Es ist mehr bevorzugt, dass die Dicke 100 μm beträgt. Ferner kann die Dicke kleiner sein, wenn die Steifigkeit ausreichend beibehalten werden kann.
  • Als das Metallnitrid wird ein Nitrid eines Metalls, das aus der Gruppe, bestehend aus Titan, Hafnium, Zirkonium und Tantal, ausgewählt ist, oder ein Nitrid einer Legierung dieser Metalle verwendet.
  • Das Verfahren zum Wachsenlassen des Metalinitrids ist nicht speziell beschränkt, jedoch umfassen Beispiele für verfügbare Verfahren: CVD (chemische Dampfabscheidung), wie z.B. Plasma-CVD, thermische CVD, optische CVD oder dergleichen, PVD (physikalische Dampfabscheidung), wie z.B. Sputtern, Reaktivsputtern, Laserablation, Ionenplattieren, Verdampfen, ECR oder dergleichen, usw.
  • Es ist besonders bevorzugt, dass ein Sputterverfahren verwendet wird, wenn eine dieser Metallnitridschichten auf der Titanschicht gebildet wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Kristallinität des Metallnitrid-Einkristalls verbessert wird.
  • Die Dicke der Metallnitridschicht wird vorzugsweise so ausgewählt, dass sie im Bereich von 5 nm bis 10 μm liegt, wenn das Substrat und die Titanschicht bereitgestellt werden.
  • Wenn die Metallnitridschicht durch Entfernen der Titanschicht von dem Substrat getrennt wird, weist die Metallnitridschicht vorzugsweise eine Filmdicke von nicht weniger als 50 μm auf, da die Metallnitridschicht die Eigenschaften eines Substrats aufweisen muss. Die Filmdicke der Metallnitridschicht wird mehr bevorzugt so ausgewählt, dass sie nicht kleiner als 100 μm ist.
  • Die Titanschicht wird zwischen der Metallnitridschicht und dem Substrat angeordnet. Die Titanschicht wird auf dem Substrat mit einem Dampfabscheidungsverfahren oder durch ein Sputterverfahren gebildet. Die Filmdicke der Titanschicht ist nicht speziell beschränkt, wird jedoch so ausgewählt, dass sie vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis 10 μm, mehr bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 5 μm und insbesondere in einem Bereich von 0,2 bis 3 μm liegt.
  • Erfindungsgemäß wird eine Al-Schicht zwischen einer (111)-Oberfläche von Silizium und der Titanschicht angeordnet, wenn die Titanschicht auf der (111)-Oberfläche von Silizium, das als Substrat verwendet wird, wachsen gelassen wird. Die Dicke der Al-Schicht ist nicht speziell beschränkt, wird jedoch so ausgewählt, dass sie etwa 100 Å beträgt. Das Verfahren zur Bildung der Al-Schicht ist nicht speziell beschränkt, jedoch wird die Al-Schicht z.B. mittels Dampfabscheiden oder durch Sputtern gebildet.
  • Die Titanschicht kann chemisch mit Säure (wie z.B. Königswasser) geätzt werden. Als Ergebnis wird das Substrat von der Metallnitridschicht getrennt. Da die Metallnitridschicht Eigenschaften einer elektrischen Leitfähigkeit aufweist, kann die Metallnitridschicht als Elektrode verwendet werden. Somit ist es ausreichend, auf der Seite der Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht nur eine Elektrode auszubilden.
  • Jeder Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiter wird durch die allgemeine Formel AlXGaγIn1-X-YN(0 ≤ X ≤ 1, 0 ≤ Y ≤ 1, 0 ≤ X + Y ≤ 1) dargestellt und umfasst sogenannte binäre Verbindungen, wie z.B. AlN, GaN und InN, und sogenannte ternäre Verbindungen, wie z.B. AlXGa1-XN, AlXIn1-XN und GaXIn1-XN (dabei gilt 0 < x < 1). Die Gruppe III-Elemente können teilweise durch Bor (B), Thallium (Tl) oder dergleichen ersetzt werden. Der Stickstoff (N) kann teilweise durch Phosphor (P), Arsen (As), Antimon (Sb), Eismut (Bi) oder dergleichen ersetzt werden. Die Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht kann einen optionalen Dotierstoff enthalten. Als n-Typ-Fremdatome können Si, Ge, Se, Te, C oder dergleichen verwendet werden. Als p-Typ-Fremdatome können Mg, Zn, Be, Ca, Sr, Ba oder dergleichen verwendet werden. Ferner kann der mit p-Typ-Fremdatomen dotierte Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiter mit Elektronenstrahlen oder mit Plasma bestrahlt oder in einem Ofen erhitzt werden. Das Verfahren zur Bildung jedes Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiters ist nicht speziell beschränkt. Beispielsweise kann die Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht durch ein metallorganisches chemisches Dampfabscheidungsverfahren (MOCVD-Verfahren) gebildet werden oder sie kann mit einem bekannten Verfahren, wie z.B. einem Molekularstrahlepitaxieverfahren (MBE-Verfahren), einem Halogeniddampfphasenepitaxieverfahren (HVPE-Verfahren), einem Sputterverfahren, einem Ionenplattierungsverfahren, einem Elektronenstrahlverfahren, usw., gebildet werden.
  • Ferner kann als die Struktur der lichtemittierenden Vorrichtung eine Homostruktur, eine Einzelheterostruktur oder eine Doppelheterostruktur verwendet werden. Eine Quantenmuldenstruktur (Einzelquantenmuldenstruktur oder Mehrfachquantenmuldenstruktur) kann ebenfalls als die Struktur der Schichten, einschließlich der lichtemittierenden Schicht verwendet werden.
  • Eine Pufferschicht kann zwischen der Metallnitridschicht und einem Satz von Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschichten (zweiter Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiter), die den Funktionsabschnitt der Vorrichtung bilden, ausgebildet sein. Die Pufferschicht ist aus einem ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiter hergestellt. Dabei umfassen Beispiele für den ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiter quartäre Verbindungshalbleiter, die durch AlXGaγIn1-X-YN(0 < X < 1, 0 < Y < 1, 0 < X + Y < 1) dargestellt werden, ternäre Verbindungshalbleiter, die durch AlXGa1-XN (0 < X < 1) dargestellt werden, und AlN, GaN und InN.
  • In dem MOCVD-Verfahren wurde die erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht (Pufferschicht) aus AlN, GaN oder dergleichen direkt auf einem Substrat aus Saphir oder dergleichen bei einer niedrigen Temperatur von etwa 400°C gebildet. Bezüglich der Metallnitridschicht wird der erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiter jedoch bei einer hohen Temperatur von etwa 1000°C wachsen gelassen, um dadurch einen bevorzugten Kristall zu erhalten. Demgemäß wird die Kristallinität der zweiten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht, die auf der Pufferschicht mit guter Kristallinität ausgebildet ist, ebenfalls verbessert.
  • Die Temperatur von etwa 1000°C ist im Wesentlichen gleich der Wachstumstemperatur der zweiten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschichten (Vorrichtungsfunktion-bildende Schichten), die auf der ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht (Pufferschicht) gebildet sind. Demgemäß wird die Wachstumstemperatur, bei welcher der erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiter mit dem MOCVD-Verfahren gebildet wird, so ausgewählt, dass sie vorzugsweise im Bereich von 600 bis 1200°C, mehr bevorzugt im Bereich von 800 bis 1200°C liegt.
  • Wenn die Wachstumstemperatur der ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht (Pufferschicht) gleich der Wachstumstemperatur des zweiten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiters (Vorrichtungsfunktion-bildende Schichten) ist, wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann die Temperatur, bei der das MOCVD-Verfahren durchgeführt wird, leicht eingestellt werden.
  • Auch wenn die Pufferschicht, die aus der ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht ausgebildet ist, auf der Metallnitridschicht durch ein Sputterverfahren gebildet wird, kann die Pufferschicht als eine Pufferschicht mit einer bevorzugten Kristallinität erhalten werden, die äquivalent zu der Kristallinität ist, die in dem Fall erhalten wird, wenn die Pufferschicht mit dem MOCVD-Verfahren gebildet wird (Wachstumstemperatur: 1000°C), oder höher als diese ist. Demgemäß wird auch die Kristallinität der zweiten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschichten auf der ersten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht verbessert. Wenn darüber hinaus die erste Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht (Pufferschicht) mit dem Sputterverfahren gebildet wird, sind als Ausgangsmaterialien verglichen mit dem MOCVD-Verfahren keine teuren Organometallverbindungen, wie z.B. TMA, TMI, usw. erforderlich. Somit kann die Vorrichtung kostengünstig gebildet werden. Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Erste Ausführungsform (nicht erfindungsgemäß)
  • Diese Ausführungsform ist eine lichtemittierende Diode 10, deren Konfiguration in der 1 gezeigt ist. Die Spezifikationen der jeweiligen Schichten sind wie folgt.
    Schicht :Komponente :Dotierstoff
    p-Typ-Schicht 18 :p-GaN :Mg
    Schicht 17, einschließlich :einschließlich einer InGaN-
    einer lichtemittierenden Schicht
    Schicht
    n-Typ-Schicht 16 :n-GaN :Si
    Pufferschicht 15 :AlN
    TiN-Schicht 14 :TiN
    Ti-Schicht 13 :Ti
    Substrat 11 :Saphir
  • Die n-Typ-Schicht 16 kann eine Doppelschichtstruktur mit einer n–-Schicht mit einer niedrigen Elektronendichte auf der Seite der Schicht 17, welche die lichtemittierende Schicht umfasst, und einer n+-Schicht mit einer hohen Elektronendichte auf der Seite der Pufferschicht 15 sein. Die letztgenannte Schicht wird als n-Typ-Kontaktschicht bezeichnet.
  • Die Schicht 17, welche die lichtemittierende Schicht umfasst, ist nicht auf die Supergitterstruktur beschränkt. Eine Einzel- oder Doppelheterotyp-Struktur, eine Homoübergang-Struktur oder dergleichen kann als die Konfiguration der lichtemittierenden Vorrichtung verwendet werden. Eine Einzelquantenmuldenstruktur kann ebenfalls verwendet werden.
  • Eine Schicht von AlXInγGa1-X-YN (einschließlich X = 0, Y = 0 und X = Y = 0), die eine breite Bandlücke aufweist und mit einem Akzeptor, wie z.B. Magnesium oder dergleichen, dotiert ist, kann zwischen der Schicht 17, welche die lichtemittierende Schicht umfasst, und der p-Typ-Schicht 18 angeordnet sein. Diese Technik wird zur Verhinderung einer Diffusion von Elektronen, die in die Schicht 17, welche die lichtemittierende Schicht umfasst, eingebracht worden sind, in die p-Typ-Schicht 18 verwendet.
  • Die p-Typ-Schicht 18 kann eine Doppelschichtstruktur mit einer p–-Schicht mit einer niedrigen Lochdichte auf der Seite der Schicht 17, welche die lichtemittierende Schicht umfasst, und einer p+-Schicht mit einer hohen Lochdichte auf der Elektrodenseite sein. Die letztgenannte Schicht wird als p-Typ-Kontaktschicht bezeichnet.
  • Die Ti-Schicht 13 wird auf einer Fläche a des Saphirsubstrats durch ein reaktives Gleichstrom-Magnetronsputterverfahren ausgebildet. Das Target wird gewechselt und die TiN-Schicht 14 wird auf der Ti-Schicht 13 mit einem Gleichstrom-Magnetronsputterverfahren ge bildet. Das Target wird ferner zu Al gewechselt und die AlN-Pufferschicht 15 wird mit einem Gleichstrom-Magnetronsputterverfahren gebildet.
  • Dann wird die Probe von AlN/TiN/Ti/Saphir von der Sputtervorrichtung in eine Kammer einer MOCVD-Vorrichtung überführt. Während Wasserstoffgas in diese Kammer umgewälzt wird, wird die Probe auf 1100°C erhitzt und 5 min bei 1100°C gehalten.
  • Dann werden die n-Typ-Schicht 16 und die Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschichten nach der n-Typ-Schicht 16 gemäß einem gewöhnlichen Verfahren (MOCVD-Verfahren) gebildet, während die Temperatur von 1100°C beibehalten wird. Bei diesem Wachstumsverfahren werden Ammoniakgas und Gase von Alkylverbindungen von Elementen der Gruppe III, wie z.B. Trimethylgallium (TMG), Trimethylaluminium (TMA) und Trimethylindium (TMI) auf ein Substrat zugeführt, das auf eine geeignete Temperatur erhitzt worden ist, und einer Wärmezersetzungsreaktion unterzogen, wodurch ein gewünschter Kristall auf dem Substrat wachsen gelassen wird.
  • Die so gebildeten Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschichten 16 bis 18 weisen somit eine bevorzugte Kristallinität auf.
  • Die lichtdurchlässige Elektrode 19 ist aus einem Gold-enthaltenden Dünnfilm ausgebildet. Die lichtdurchlässige Elektrode 19 wird so laminiert, dass sie im Wesentlichen die gesamte obere Fläche der p-Typ-Schicht 18 bedeckt. Die p-Typ-Elektrode 20 wird ebenfalls aus einem Gold-enthaltenden Material gebildet. Die p-Typ-Elektrode 20 wird mittels Dampfabscheidung auf der lichtdurchlässigen Elektrode 19 gebildet.
  • Die n-Typ-Elektrode 21 wird durch Dampfabscheiden auf einer Oberfläche der n-GaN-Schicht 16, die durch Ätzen freigelegt worden ist, gebildet. Ferner kann die AlN-Pufferschicht 15 durch ein MOCVD-Verfahren oder mit jedwedem anderen Verfahren gebildet werden.
  • Zweite Ausführungsform
  • Die 2 zeigt eine lichtemittierende Diode 22 gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei die Al-Schicht zwischen dem Si-Substrat und der Ti-Schicht in der 2 nicht gezeigt ist. Ferner werden die Teile, die mit denjenigen in der ersten Ausführungsform identisch sind, entsprechend bezeichnet, und die Beschreibung der Teile wird daher weggelassen.
    Schicht :Komponente :Dotierstoff
    p-Typ-Schicht 18 :p-GaN :Mg
    Schicht 17, einschließlich :einschließlich einer InGaN-
    einer lichtemittierenden Schicht
    Schicht
    n-Typ-Schicht 16 :n-GaN :Si
    Pufferschicht 15 :AlN
    TiN-Schicht 14 :TiN
    Ti-Schicht 13 :Ti
    Al-Schicht :Al
    Substrat 25 :Silizium-Einkristall (111)
  • Das Verfahren des Wachsenlassens der TiN-Schicht 14 und der Schichten nach der TiN-Schicht 14 auf der (111)-Oberfläche von Si ist mit demjenigen in der ersten Ausführungsform identisch.
  • Ferner kann die Si-Substratschicht 25 als n-Typ-Elektrode verwendet werden, da sie die Eigenschaft einer elektrischen Leitfähigkeit aufweist. Ferner kann die AlN-Pufferschicht 15 mit einem MOCVD-Verfahren oder jedwedem anderen Verfahren gebildet werden. Ferner wird eine Al-Schicht mit einer Filmdicke von 10 nm (100 Å) zwischen dem Si-Substrat und Ti ausgebildet.
  • Dritte Ausführungsform
  • Die 3 zeigt eine Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Al-Schicht zwischen dem Si-Substrat und der Ti-Schicht in der
  • 3 nicht gezeigt ist. Die Halbleitervorrichtung in dieser Ausführungsform ist eine lichtemittierende Diode 32. Ferner werden die Teile, die mit denjenigen in der 2 identisch sind, entsprechend bezeichnet, und die Beschreibung der Teile wird daher weggelassen.
    Schicht :Komponente :Dotierstoff
    n-Typ-Schicht 28 :n-GaN :Si
    Schicht 17, einschließlich :einschließlich einer InGaN-
    einer lichtemittierenden Schicht
    Schicht
    p-Typ-Schicht 26 :p-GaN :Mg
    Pufferschicht 15 :AlN
    TiN-Schicht 14 :TiN
    Ti-Schicht 13 :Ti
    Al-Schicht :Al
    Substrat 25 :Silizium-Einkristall (111)
  • Gemäß der 3 werden die p-Typ-Schicht 26, die Schicht 17, einschließlich die lichtemittierende Schicht, und die n-Typ-Schicht 28 nacheinander auf der Pufferschicht 15 wachsen gelassen. Folglich wird eine lichtemittierende Diode 32 gebildet. In dem Fall dieser Vorrichtung 32 kann die lichtdurchlässige Elektrode (vgl. das Bezugszeichen 19 in der 2) weggelassen werden, da die n-Typ-Schicht 28, die einen niedrigen Widerstandswert aufweist, als die oberste Schicht bereitgestellt ist.
  • In der 3 bezeichnet das Bezugszeichen 30 eine n-Typ-Elektrode. Das Si-Substrat 25 kann direkt als p-Typ-Elektrode verwendet werden.
  • Ferner kann die AlN-Pufferschicht 15 mit einem MOCVD-Verfahren oder jedwedem anderen Verfahren gebildet werden. Ferner wird eine Al-Schicht mit einer Filmdicke von 10 nm (100 A) zwischen dem Si-Substrat und Ti ausgebildet.
  • Vierte Ausführungsform (nicht erfindungsgemäß)
  • Die 4A und 4B zeigen eine weitere Ausführungsform. In den 4A und 4B werden die Teile, die mit denjenigen in der ersten Ausführungsform identisch sind, entsprechend bezeichnet, und die Beschreibung der Teile wird daher weggelassen. In dieser Ausführungsform wird die Filmdicke der TiN-Schicht 44 auf 50 μm eingestellt und Halbleiterschichten 15 bis 18 werden auf der TiN-Schicht 44 mit einem MOCVD-Verfahren gebildet (vgl. die 4A). Dann wird die Ti-Schicht 13 mit Königswasser chemisch geätzt, so dass das Substrat von der TiN-Schicht 44 getrennt wird (vgl. die 4B). Elektroden 19 bis 21 werden mittels Dampfabscheidung in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform gebildet. Folglich wird in dieser Ausführungsform eine lichtemittierende Diode 40 erhalten.
  • Obwohl diese Ausführungsform den Fall gezeigt hat, bei dem die Ti-Schicht nach dem Bilden der Halbleiterschichten 15 bis 18 durch Ätzen entfernt worden ist, kann die vorliegende Erfindung auch auf den Fall angewandt werden, bei dem die Ti-Schicht 13 nach dem partiellen Bilden der Halbleiterschichten entfernt wird.
  • Die Ti-Schicht 13 kann durch Ätzen unmittelbar nach der Bildung der TiN-Schicht 44 entfernt werden. D.h., es wird ein Substrat aus TiN erhalten.
  • Die in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltene lichtemittierende Diode 40 weist eine TiN-Masse als Substrat auf. Das TiN-Substrat 44 kann als Elektrode verwendet werden, da TiN die Eigenschaft einer elektrischen Leitfähigkeit aufweist. Darüber hinaus wird das Licht, das von der lichtemittierenden Schicht emittiert wird, in Richtung der Emissionsbeobachtungsoberflächenseite (in den Zeichnungen nach oben) effizient reflektiert, da TiN einen metallischen Glanz aufweist.
  • Obwohl die vorstehende Ausführungsform den Fall gezeigt hat, bei dem die Pufferschicht durch ein Gleichstrom-Magnetronsputterverfahren gebildet wird, kann die vorliegende Erfindung auch auf den Fall angewandt werden, bei dem die Pufferschicht durch ein MOCVD-Verfahren oder dergleichen gebildet wird (bei dem die Wachstumstemperatur jedoch eine hohe Temperatur von 1000°C ist).
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die Vorrichtung, auf welche die vorliegende Erfindung angewandt wird, ist nicht auf die vorstehend genannte lichtemittierende Diode beschränkt. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auch auf optische Vorrichtungen, wie z.B. einen Lichtempfänger, eine Laserdiode, eine Solarzelle, usw., auf bipolare Vorrichtungen, wie z.B. einen Gleichrichter, einen Thyristor, einen Transistor, usw., auf unipolare Vorrichtungen, wie z.B. einen FET, usw., und auf elektronische Vorrichtungen, wie z.B. eine Mikrowellenvorrichtung, usw., angewandt werden.
  • Die vorliegende Erfindung kann ferner auf Laminate angewandt werden, bei denen es sich um Zwischenprodukte dieser Vorrichtungen handelt.
  • Die vorliegende Erfindung ist keinesfalls auf die Beschreibung der Art und Weise der Ausführung der Erfindung und von deren Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst verschiedene Modifizierungen, die vom Fachmann gefunden werden können, ohne vom Schutzbereich der Patentansprüche abzuweichen.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung, umfassend die Schritte: Bilden einer Al-Schicht auf einem Si-Substrat (25), Bilden einer Titanschicht (13) direkt auf der Al-Schicht, Bilden einer Metallnitridschicht (14) auf der Titanschicht (13), wobei die Metallnitridschicht (14) aus einem Nitrid von einer Art eines Metalls oder von zwei oder mehr Arten von Metallen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Titan, Zirkonium, Hafnium und Tantal, hergestellt ist, und Bilden einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht (16, 26) auf der Metallnitridschicht (14).
  2. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, das ferner einen Schritt des Trennens des Substrats (25) von der Metallnitridschicht (14) durch chemisches Ätzen der Titanschicht (13) umfasst.
  3. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Metallnitridschicht (14) eine Filmdicke von nicht kleiner als 50 μm aufweist.
  4. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Metallnitridschicht (14) aus Titannitrid hergestellt ist.
  5. Verfahren zur Herstellung einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung eine lichtemittierende Vorrichtung oder ein Lichtempfänger ist.
  6. Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung, umfassend: ein Si-Substrat (25), eine auf dem Si-Substrat (25) gebildete Al-Schicht, eine direkt auf der Al-Schicht gebildete Titanschicht (13), eine Metallnitridschicht (14), die auf der Titanschicht (13) gebildet ist und aus einem Nitrid von einer Art eines Metalls oder von zwei oder mehr Arten von Metallen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Titan, Zirkonium, Hafnium und Tantal, hergestellt ist, und eine Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht (16, 26), die auf der Metallnitridschicht (14) ausgebildet ist.
  7. Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Metallnitridschicht (14) aus Titannitrid hergestellt ist.
  8. Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der die Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht die Struktur einer lichtemittierenden Vorrichtung oder die Struktur eines Lichtempfängers aufweist.
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