TW200848559A - Method of producing group III-V compound semiconductor, schottky barrier diode, light emitting diode, laser diode, and methods of fabricating the diodes - Google Patents

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Yu Saitoh
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Description

200848559 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於III-ν族化合物半導體之製造方法、肖特美 能障二極體、發光二極體、雷射二極體及該等之製造二 法，例如關於可減低η型載子濃度之m_v^化合物體 之製造方法、肖特基能障二極體、發光二極體、雷射二極 體及該等之製造方法。 【先前技術】
ΙΠ-ν族化合物半導體係作為肖特基能障二極體、發光二 極體（Light Emitting Diode : LED)及雷射二極體（Laser D1〇de : LD)等半導體元件非常地有用。為了製造此類⑴^ 族化合物半導體，自以往提案有例如昇華法、 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy:混合氣相沉積）法、 MBE(Molecular Beam Epitaxy :分子線磊晶）法、 (Metal 〇rganic Chemical Vap〇r Dep〇shi〇n :有機金屬氣相 /儿積）法等氣相沉積法。 該等之中，有機金屬氣相沉積法為代表性之氣相沉積法 之一，其係使含III族元素之原料之有機金屬汽化，於基板 表面使其熱分解，並與含v族元素之氣體反應而成膜之方 法。該方法由於可控制膜厚或組成，且生產性優良，因此 作為製造III-V族化合物半導體時之成膜技術而廣受利用。 作為使用於此類有機金屬氣相沉積法之含ΙΠ族元素之原 料，可使用例如於曰本特開2〇〇6_3421〇1號公報（專利文獻 1)所揭不之藉由有機金屬化合物之製造方法製造之有機金 129257.doc 200848559 屬化合物。於專利文獻1，揭示有一種有機石夕雜質小於 0.05 ppm、氧雜質小於l〇 ppm、碳化石夕雜質小於啊之 有枝金屬化合物之製造方法。 Μ而右將藉由上述專利文獻1所揭示之有機金屬化合 物之製造方法所製造之有機金屬化合物，作為含職元素 之原料藉由M〇CVD法來使無摻雜之⑴^族 體成長’即使不一質，亦具有"載子濃 題。若使用此類ΠΜ^化合物半導體來形成肖特基能障二 極體之漂移層，則作為漂移層，η型載子濃度過高，並且 無法控制在比其濃度低之載子濃度。而且，於製造咖等 之情況中使p型m-ν族化合物半導體成長時，必須大幅減 低η型雜貝濃度。亦即，若使用上述專利文獻1所揭示之有 機金屬化合物，並藉*M〇CVD法來使m_v族化合物半導 體成長，則由於III-V族化合物半導體之η型載子濃度過 问，因此製造η型載子濃度低之ΠΙ_ν族化合物半導體或ρ型 ΙΠ-V族化合物半導體之方法上尚有改善的餘地。 【發明内容】 口此本發明之目的在提供一種可減低η型載子濃度之 ΙΠ-V族化合物半導體之製造方法、肖特基能障二極體、發 光二極體、雷射二極體及該等之製造方法。 [解決問題之技術手段] 本發明者經銳意研究之結果，發現可用以將成長之無摻 雜之III-V族化合物半導體之η型載子濃度，減低至特定濃 度（例如5x1ο15 cm·3以下）之條件。 129257.doc 200848559 亦即，本發明之;[Π-ν族化合物半 使用含III族元素之原料之有機：^方法係藉由 τττ Α ,狨金屬虱相沉積法，來製造 準：化合物半導體之方法’其實施以下步驟。首先，實 :準備種晶基板之步驟（準備步驟）。然後，作為含戰元 素之原料而使用含CUM ppm以下切、1G ppm以下之氧及 yppm之鍺之有機金屬，並實施於種晶基板上使 -V無化合物半導體成長之步驟（成長步驟）。 為了藉由MOCVD法來製造無推雜之ίπ_ν族化合物半導 體，本發明者發現作為含職元素之原料之有機金屬所含 有之雜質上限，石夕為〇.01 ppm以下、氧為i〇 ppm以下錯 小於〇刺ppm。若藉由本發明來使無#雜之ιπν族化合物 半導，成長，則可將所獲得之m_v族化合物半導體之_ 載子濃度減低至所需濃度（例如5χ1〇15 cm·3以下因此， 可容易控制在以往難以控制之低範圍内之n型載子濃度， 以及可容易減低製造P型ΠΙ_ν族化合物半導體時所必要之η 型雜質。 此外上述石夕/辰度係藉由誘導結合電裝發光分析法 (ICP-AES)所測定之值。而且，上述氧濃度係藉由％ NMR(傅利葉轉換核磁共振）所測定之值。而且，鍺濃度係 藉由誘導結合電漿質量分析法（JCP-MS)所測定之值。 於上述III-V族化合物半導體之製造方法，有機金屬宜選 自由三甲基鎵、三乙基蘇、2甲基減三甲基銦所組成之 群組中之至少1種物質。 作為有機金屬若使用三甲基鎵、三乙基鎵、三甲基铭及 129257.doc 200848559 三曱基銦 下有效。 則於製造無摻雜之則族化合物半導體之情況 ’於成長步驟 l-x-y)N(0 ^ X ^ 於上述III-V族化合物半導體之製造方法 中，作為III-V族化合物半導體宜使A1xGa七 1 ’ 1，x+yg υ成長。 藉此 ^ 1 長0 可使包含已減低n型載子濃度之AlxGayin〇 ”)N(〇 —y = 1 ’ X + y $ 1)之ΠΙ_ν族化合物半導體成 於上述m-v族化合物半導體之製造方法，於成長步驟 中，作為ιπ_ν族化合物半導體宜使氮化鎵成長。 藉此，可使包含已減低n型載子濃度之氣化錄之❿雜 化合物半導體成長。 於上述111^族化合物半導體之製造方法，於成長步驟
中且藉由將含11型雜質之其他原料與有機金屬一併使 用，以使η型載子濃度成為5)<1〇丨6 cm-3以 ，族化合物半導體成長。 由於製造無摻雜之m_v族化合物半導體時，可減低〇型 載:濃度，因此可將n型載子濃度控制為5xi〇16cm_3以下之 低很度匕’可製造上述範圍之載子濃度之族化合 物半導體。 於上述III-V私化合物半導體之製造方法，n型雜質宜包 含矽、鍺及氧之至少i種元素。 藉此，可製造亦於低範圍内控制η型載子濃度之IIU族 化合物半導體。 129257.doc 200848559 於上述III-V族化合物半導體之製造方法，含η型雜質之 其他原料宜選自由單矽烷、二矽烷、單甲基矽烷、二甲基 矽烷、二甲基矽烷、四甲基矽烷、三乙基矽烷、四乙基矽 烧單鍺烧、單甲基鍺、四甲基鍺、四乙基鍺、氧、一氧 化妷、一氧化碳及水所組成之群組中之至少1種物質。 藉此可製造於低濃度範圍取入η型雜質之III-V族化人 物半導體。 、己 於亡：m-v族化合物半導體之製造方法，於成長步驟 中’宜藉由將含―雜質之其他原料與有機金屬-併使 用，來使P型之m-v族化合物半導體成長。 由於使用可減低n型載子濃度之條件之有機金屬，因此 導P1L雜貝4，可減低藉由η型雜質之補償。因此 高Ρ型有效載子濃度。 捉 :上述III-V族化合物半 其他原料宜包含··含001之“方法’含Ρ型雜質之 雜乙η卜3G.Glpp喊下之砍之雙環戊二烯鎂及 又乙基戊二烯鎂之至少一方。 二P型雜質之其他原料中之石夕濃度減低至。〜 ，：：含P型雜質之其他原料中U型载 口^^製造P魏_V族化合物半導體之情況下有效。 义月之肖特基能障二極體擎 族化合物何體之製造 =方法係具備上述ιπ-ν 板而準備η型氮化鎵基板； ㈣種曰曰基 合物半導體而使η型氮化鎵成長/驟中，作為财族化 本發明之肖特基能障二極 體係错由上述肖特基能障二極 129257.doc -10- 200848559 體之製造方法製造；具備：氮化鎵基板；及包含形成 於η型氮化鎵基板上之^型氮化鎵之層。 若藉由本發明之肖特基能障二極體之製造方法及肖特基 能障二極體，於作為漂移層而使用包含氮化鎵之層之情況 時，會獲得可於低濃度控制漂移層之η型載子濃度之肖特 基能障二極體。 於上述肖特基能障二極體，包含η型氮化鎵之層之載子 濃度宜為5xl〇15cnr3以上、5xi〇16cm-3以下。 由於使含無摻雜之η型氮化鎵之層成長時，可減型載 子濃度，因此於上述範圍内控制n型載子濃度。藉由設定 為5Xl〇15 cm-3以上，可維持肖特基能障二極體之低開啟電 阻。另一方面，藉由設定為5xl〇i6 cm·3以下，可提高肖特 基能障二極體之耐壓。 本發明之發光二極體之製造方法係具備上述ΙΠ_ν族化合 物半導體之製造方法；於準備步驟中，作為種晶基板而準 備η型氮化鎵基板；於成長步驟中，作為ΙΠ_ν族化合物半 導體而使Ρ型 1，osyg i，x+y$ υ 成長。 本發明之發光二極體係藉由上述發光二極體之製造方法 製造；具備：η型氮化鎵基板；及包含形成於η型氮化鎵基 板上之ρ型 AlxGayIn(1_x.y)N(0$d，i，父+^)之 層。 若藉由本發明之發光二極體之製造方法及發光二極體， 由於使用可減低n型載子濃度之條件之有機金屬，來使p型 129257.doc 200848559
AlxGayIn(1.x.v，Nr〇 < v < Ί ^ (xy) ιυ=χ$ 1，i，χ+yg ί)成長，因此 ‘入P型雜質並使其成長時，可減低藉由n型雜質之補償。 因此，會獲得可提高Ρ型有效載子濃度之發光二極體。 製造方法係具備上述m_v族化合 物半導體之製造方法；於準備步驟中，作為種晶基板而準 備η型氮化鎵基板；於成長步驟中，作為πι·ν族化合物半 導體而使ρ型AlGaTn xw
pi ΐχυ^ΐη(Νχ y)N(0$ 1，0$ ^ 1，X 成長。 ^ ^ ί ^發明之雷射二極體係藉由上述雷射二極體之製造方法 裝、’具備· η型氮化鎵基板；及包含形成於η型氮化嫁基 板上之Ρ型 AlxGaylud^，，χ+d)之 層0 藉由本發明之雷射二極體之製造方法及雷射二極體， 由於使用可減低n型載子濃度之條件之有機金屬，來使ρ型 X )^π·χ_3〇Κ(0^ i i ’ χ+0 ^成長，因此 7曰入Ρ型雜質時，可減低藉由η型雜質之補償。因此，會獲 侍可提高ρ型有效載子濃度之雷射二極體。 [發明之效果] ^上所說明，若根據本發明之㈣族化合物半導體之 "去&於作為含111族元素之原料而使用含0.01 ppm ί下之矽之有機金屬，因此可減低。型載子。 【實施方式】 彳 才艮據圖式來說明本發明之實施型態。此外，以下 圃式中 , 於同一或相當部分附上同一參考符號，不重複其 129257.doc 200848559 說明。 (實施型態1) 圖1係表示本發明之實施型態— V族化合物半導體之 製造方法之流程圖。參考圖丨來說明本發明之實施型態工之 ΠΙ-ν族化合物半導體之製造方法。實施型態1之III-V族化 合物半導體之製造方法係藉由使用含ΠΙ族元素之原料之有 機金屬氣相沉積法，來製造ΠΙ_ν族化合物半導體之方法。 如圖1所示，III-V族化合物半導體之製造方法首先實施 準備種晶基板之準備步驟丨0)。於準備步驟（s i 0)，例如 於有機金屬氣相沉積裝置中，於承座之載置面載置種晶基 板’以使種晶基板保持於承座。 於準備步驟（S10)準備之種晶基板並未特別限定，可使 用例如η型GaN(氮化鎵）。此外，種晶基板宜與後述之成長 步驟（S20)成長之ιπ_ν族化合物半導體相同材料，包含 更適宜。 接著如圖1所示，作為含族元素之原料而使用含 0.01 ppm以下之石夕（Si)、1〇 ppm&下之氧（〇)及小於〇〇4 ppm之鍺（Ge)之有機金屬，並實施於種晶基板上使族 =合物半導體成長之成長步驟（S20)。於成長步驟（S2〇)， 精由有機金屬氣相沉積法來使出^族化合物半導體成長。 實施型態1之成長步驟（S20)係例如以下來使m_v族化合物 半導體成長。 例如於承座之载置面保持有種晶基板之狀態下，藉由加 ❹mot前後來加熱承座。然後’一面旋轉加 129257.doc •13- 200848559 熱過之承座，一面從各個供給口導入各種氣體。 例如作為氣體係使用含〇.〇1 ppm以下之矽、1〇 ppm以下 之氧及小於0.04 ppm2鍺之有機金屬，來作為含ιπ族元素 之原料。而且，作為用以運送有機金屬之氣體係使用 Η2(氫）氣體或&(氮）氣體等載子氣體而且，作為其他氣體 ί
係使用As(砷）、Ρ(磷）4ΝΗ3(氨）等來作為含ν族元素之原 料。。而且，進一步作為其他氣體係使用（氫）氣體或 Ν2(氮）氣體等抑制原料氣體之反應之沖洗氣體。 此m減低載子濃度之觀點考量，含m族元素之原 料係石夕為G.G1啊以下，氧為H) ppm以下，鍺小於〇.〇4 ppm之有機金屬。 而且’作為含111族几素之原料之有機金屬宜為選自由三 甲基鎵（TMG : Ga(CH〇d、一 r * — 二 （CH3)3)二乙基鎵（TEG: Ga(C2H5)3)、 一甲基銘（T M A : AKCH，、- L 甲基銦（TMI:In(CH⑹所 、成之群組中之至少1種物質，特別宜為三甲基鎵。
’作為含m族元素之原料之氣體及作為含V 體，為了調整氣體流向，亦可由出氣 氣 ^ ^ 木稀釋。舉出具體氣體種類之— 例，例如作為含Ιπ族元素 ^ ^ Ψ 、，、科之氣體係使用由Η2稀釋< 一甲基銥，作為含v族元 ，伟之 之氨（ΝΗ3)。 ，、…料之氣體係使用由Η:稀釋 然後，各種氣體係於有機 (反應爐）混合，作為含m族 族元素之原料之氣體反應， 至屬氣相沉積裝置之内部空間 凡素之原料之氣體與作為含v 於種晶基板上面使無穆雜之 129257.doc 200848559 ΠΙ-ν族化合物半導體成長。 於成長步驟（S20)，例如使GaAs、Inp、Am、GaN、
㈣、A1GaN、InGaN或AUnGaN等III-V族化合物半導體成 長。此外，作為m-v族化合物半導體較好使AlxGayin(i_”)N (〇^Χ^ 1 ’ 1，x+y$丨）成長，更好使GaN成長。 :且，於成長步驟（S20)成長之m_v族化合物半導體不 限定於無摻雜’使n型或p型之m_v族化合物半導體成長亦 可〇 /
£ K 所；使匕合物半導體成長之情況時，冑含^型雜 貝之其他原料與含m族元素之原料之有機金屬—併使 η型雜貝較好含秒、 素。含此lMn型雜 貝之，、他原料宜為選自由單矽烷、二矽烷、單甲基矽俨 ::基石夕貌、三甲基㈣、四甲基石夕院、I乙基：燒二 …、單鍺烧、單甲基鍺、四甲基鍺、四乙基錯、 物質。乳化碳、二氧化碳及水所組成之群組中之至少！種 而且，使Ρ型ΙΠ-ν族化合物半導體成長之情況時， 51雜貝之其他原料與有機金屬一併使用。ρ型雜、ρ 鎂。而且’含Ρ型雜質之其他原料較好含〇貝:好含 石夕。此類含Ρ型雜質之其他原料更好包含：含〇〇广之 下之石夕之雙環戊二稀鎂及雙乙基戊二烯鎂m^Pm以 且3 P型雜質之其他原料較好含〇·〇1 PPm以下之 而 P_以下之氧及小於〇.〇4Ppm之鍺。 石夕、1〇 此外，舉出成長步驟（S2Q)之成膜條件之 J反應爐 129257.doc 15 200848559 内之所有原料氣體之平均流速為〇·1 m/s〜5 m/s，承座之溫 度為6〇〇°C〜14〇〇°C，反應爐内之壓力為10 kPa〜110 kPa。 而且，作為含V族元素之原料之氣體（例如氨）與料含出 族元素之原料之氣體之供給比（ν/ΙΙΙ)為1 〇〇〜！ 00000。 藉由實施上述步驟（sl〇、S2〇)，可於種晶基板上成長 πι-ν族化合物半導體。所獲得之m_v族化合物半導體係 於作為無摻雜而成長之情況下，可減低至5xi〇ls。化3以 下。而且，由於作為無摻雜可實現低載子濃度，因此於使 η型III-V族化合物半導體成長之情況時，_載子濃度可控 制，5xl〇16 cm-3以下，更宜可控制為5χΐ〇15 em.3以上、〜 、下進步而&，由於作為無摻雜可實現低載 子濃度，因此於使13型111々族化合物半導體成長之情況 下’可提高P型有效載子濃度。 如以上所說明，若根據實施型態1之III-V族化合物半導 體之製造方法，作為含m族元素之原料而使用含〇 〇ι啊 以下之石夕、1〇卯喊下之氧及小於0 04 ppm之錯之有機金 屬，並使III-ν族化合物半導體成長。藉由發現作為含卿 兀素，原料之有機金屬所含有之雜質上限為石夕〇 ppm以 下、氧1〇 ppm以下及鍺小於〇.〇4 ppm，可將所獲得之盔摻 雜之m-ν族化合物半導體之n型載子濃度減低至所需濃度 (例如5xl°,5cm·3以下)。因此，可容易控制以往難：：： 之低η型载子濃度，以及可容易減低製造p型山々族化合物 半導體時所必要之η型雜質。 (實施型態2) 129257.do< 16 200848559 圖2係表示本發明之實施型態2之肖特基能障二極體之概 略剖面圖。參考圖2來說明本發明之實施型態2之肖特基能 障二極體。如圖2所示，實施型態2之肖特基能障二極體 100/、備·基板101、漂移層102、陽極電極103及陰極電極 104 〇 基板101為η型GaN(氮化鎵）基板。漂移層102係包含形成 於基板101上之η型GaN之層。漂移層1〇2之載子濃度宜為化 l〇15cm3 以上、5xl0i6cm-3 以下，更宜為 5xl〇15cm_3 以上、 2x1016 Cm_3以下。藉由設定載子濃度為5x1 〇15 cm-3以上， 可維持於順向施加有電壓時之肖特基能障二極體丨〇〇之低 開啟電阻。另一方面，藉由設定為5xl〇i6 cm-3以下，可提 高於逆向施加有電壓時之肖特基能障二極體1〇〇之耐壓。 藉由設定為2xl〇16 cm·3以下，可更提高肖特基能障二極體 1 0 0之财壓。 接著，參考圖1及圖2，說明實施型態2之肖特基能障二 極體100之製造方法。實施型態2之肖特基能障二極體1〇〇 之製造方法係利用實施型態1之in_V族化合物半導體之製 造方法。 具體而言，首先於準備步驟（S10)準備nSGaN基板來作 為種晶基板。於實施型態2係將種晶基板作為肖特基能障 二極體之基板1 〇 1來使用。 接著，於成長步驟（S20)，作為III-V族化合物半導體係 將η型GaN作為漂移層102，並藉由有機金屬氣相沉積法來 使其成長。於成長步驟（S20)，以作為漂移層1〇2成為所需 129257.doc -17- 200848559 之η型载子濃度之條件，將含n型雜質之其他原料與有機金 屬一併使用。藉此，可形成基板1〇1、及形成於基板ι〇ι上 之漂移層102。 接者，實施於漂移層102上，形成陽極電極1〇3之步驟。 於此步驟中，藉由蒸鍍法來形成例如包含金等之電極。 接著，實施在基板1〇1之形成有漂移層1〇2之面之相反面 側，形成陰極電極104之步驟。於此步驟中，藉由蒸錢法 來形成疊層有例如鈦（Ti)及鋁等之電極。 藉由實施上述步驟（S10、S2〇)，可製造圖2所示之實施 型悲2之肖特基能障二極體丨〇〇。 如以上所祝明，若根據本發明之實施型態2之肖特基能 障二極體100,作為含m族元素之原料而使用含〇 〇ι _ 以下之矽、ίο ppm以下之氧及小於〇 〇4 ppm之鍺之有機金 屬，並作為漂移層102而使n型氮化鎵層成長。由於藉此可 減低無摻雜之載子濃度，因此可於例如5><1〇】5 cm_s以上、〜 10 6 cm 3以下之低濃度範圍内，控制η型載子濃度。因此， 會獲得可提高耐壓，並且可維持高開啟電阻之肖特基能障 二極體。 (實施型態3) 圖3係表不本發明之實施型態3之發光二極體之概略剖面 圖。簽考圖3來說明本發明之實施型態3之發光二極體。實 施型態3之發光二極體2〇〇具備：11型（}_基板、及包含形 成於115^轉板上之1}型从(^111(]_")卵^^1，〇^0 1，x+y $ 1)之層。 129257.doc 200848559 具體而言’如圖3所示，發光二極體2〇〇具備：基板 201、η型緩衝層2〇2、活性層2〇3、p型電子區塊層2〇4、p 型接觸層205、ρ型電極206及η型電極207。
基板201為η型GaN基板。11型緩衝層2〇2形成於基板 上，包含例如n型GaN。活性層203形成於11型緩衝層2〇2 上，藉由包含例如InGaN&GaN之多重量子井構造構成。 此外，活性層203亦可包含單一半導體材料。p型電子區塊 層204¾/成於/舌性層 203上，包含例如p型AlGaN。p型接觸 層205形成於ρ型電子區塊層2〇4上，包含例如p型^心。ρ 型電極206形成於p型接觸層2〇5上，包含例如鎳及金等。^ 型電極207形成在基板2〇1之形成有11型緩衝層2〇2之面之相 反面側上’包含例如鈦及銘等。 接著，參考圖1及圖3來說明實施型態3之發光二極體2〇〇 之製造方法。實施型態3之發光二極體之製造方法係利用 實把型恶1之III-V族化合物半導體之製造方法。 具體而言’首先於準備步驟（S10)，作為種晶基板係準 備η型GaN基板。於實施型態3係將種晶基板作為發光二極 體200之基板201來使用。
接著，於成長步驟（S20)，作為m_v族化合物半導體， 藉由有機金屬氣相沉積法來使p型AlxGMn(l_”)N(〇 W 1 ’ ΜΚ1 ’ x+d)成長。具體而言，作為含III族元素 之原料係使用含G.G1啊以下之心1G ppm以下之氧及小 於〇.04 —之錯之有機金屬，於η型㈣基板之基板2〇1 上’將η型緩衝層2〇2、活性層2〇3、p型電子區塊層2〇4及ρ 129257.doc 19 200848559 型接觸層205以此順序成長。於使n型或p型之㈣族化合 物+導體成長時’以成為所需之n型或p型之載子濃度之條 :—將3 η型雜質之其他原料或含p型雜質之其他原料與Η】 族元素之原料之有機金屬及V族原料一併使用。 ， 接著男軛於口型接觸層205上形成ρ型電極2〇6之步驟。 . 於此步驟’糟由蒸鍍法來形成疊層有例如鎳及金等之電 矛壶〇 f 接著貝施在基板201之形成有11型緩衝層202之面之相 反面側形成n型電極2〇7之步驟。於此步驟中，藉由蒸錢 法來形成疊層有例如鈦（Ti)及鋁（A1)等之電極。 藉由實施上述步驟⑻〇、S2〇)，可製造圖3所示之實施 型態3之發光二極體2〇〇。 如以上所況明，若根據本發明之實施型態3之發光二極 體200,作為含m族元素之原料而使用含〇〇1 ppm以下之 夕10 Ppm以下之氧及小於0.04 ppm之鍺之有機金屬，並 ( 作為m-v族化合物半導體而使p型。 y一 1 x+yS1)成長。由於藉此可減低無摻雜之載 =濃度，因此於導入p型雜質並使?型八丨χ%ΐη(丨·”)Ν_χ 一 y 成長時，可減低藉由η型雜質之補 償。因此，會獲得可提高_有效載子濃度之發光二極體 200 〇 (實施型態4) 圖4係表不本發明之實施型態4之雷射二極體之概略剖面 圖。參考圖4來說明本發明之實施型態4之雷射二極體。實 129257.doc •20- 200848559 施型態4之雷射二極體则具備：n型⑽基板、及形成於n 型〇以基板上之13型八1^111(1”)叫(^?^1，（^01， x+y$ 1)。 具體而言，如圖4所示，雷射二極體3⑽具備：基板 3 01、η型覆層302、無摻雜導引層3〇3、活性層3〇4、無摻 雜&引層305、ρ型電子區塊層3〇6、ρ型覆層3〇7、ρ型接觸 層308、ρ型電極309及η型電極31〇。 基板3〇1gn型GaN基板。η型覆層3〇2形成於基板3〇ι 上，包含例如η型AlGaN。無摻雜導引層3〇3形成於η型覆 層302上，包含例如InGaN。活性層3〇4形成於無摻雜導引 層303上，藉由包含例如InGaN&GaN之多重量子井構造構 成。此外，活性層304亦可包含單一半導體材料。無摻雜 導引層305形成於活性層304上，包含例如。ρ型電子 區塊層306形成於無摻雜導引層3〇5上，包含例如口型 AlGaN。ρ型覆層307形成於p型電子區塊層3〇6上，包含例 如P型AlGaN 型接觸層308形成於ρ型覆層3〇7上，包含 例如ρ型GaN。ρ型電極309形成於口型接觸層3〇8上，包含 例如鎳及金等。n型電極310形成在基板3〇1之形成有11型覆 層302之面之相反面側上，包含例如鈦及鋁等。 接著，參考圖1及圖4來說明實施型態4之雷射二極體3〇〇 之製造方法。實施型態4之雷射二極體之製造方法係利用 只；^型悲1之III-V族化合物半導體之製造方法。 具體而言，首先於準備步驟（S10)，作為種晶基板係準 備η型氮化鎵基板。於實施型態4係將種晶基板作為雷射二 129257.doc -21 - 200848559 極體300之基板3〇1來使用。 接著，於成長步驟㈣），作為m_v族化合物半導體， 藉由有機金屬氣相沉積法來使_ AlxGayIn(i x y)N(。‘ —y = 1 ’ X+yS 〇成長。具體而言，作為含出族元素 之原料係使用含0.01 ppm以下之矽、1〇 ppm以下之氧及小 於0.04 ppm之鍺之有機金屬’於㈣說化鎵基板之基板加 上In型覆層302、無摻雜導引層3〇3、活性層3〇4、無摻 ,、導引層305、p型電子區塊層3〇6、p型覆層及p型接觸 層烟以此順序成長。於使n型或p型之㈣族化合物半導 體成長日才’以成為所需之n型或p型之載子濃度之條件，將 含η型雜質之其他原料或含?型雜質之其他原料與⑴族元素 之原料之有機金屬及V族原料一併使用。 接著’實施在_接觸層308上形成ρ型電極309之步驟。 於此步驟中，藉由蒸鑛法來形成疊層有例如犯及 極。 电 接著’實施在基板301之形成有η型覆層3〇2之面之相反 面側，^成η型電極31〇之步驟。於此步驟中，藉由蒸錢法 來形成疊層有例如乃及Α1等之電極。 藉由實施上述步驟（S10、S2〇)，可製造圖4所示之實施 型態4之雷射二極體300。 如以上所說明’若根據本發明之實施型態4之雷射二極 體300,作為含m族元素之原料而使用含〇 〇1啊以下之 石夕、H)Ppm以下之氧及小於0.04啊之錯之有機金屬並 作為則族化合物半導體而使P型A WMn(,.y)N(K x < 129257.doc -22- 200848559 匕0，X+d)成長。由於藉此可減低無摻雜之载 度，因此於導人P型雜質並使P型AlxGayIn㈣N㈣ $ 1，0 $ y $ 1，x + y 幺 1、忐且 身 y—)成長時，可減低藉由η型雜質之補 償。因此，由於可提高型右曲 Ρ笙有效載子底度，故可獲得提高 臣品限值電流或斜率效率（雷射 千I田射振盪後之輸出相對於電流之 增加率）之雷射二極體300。 [實施例1 ] 、 w W 1下馮根據本發明之含III族元素之 原料’使用含0.01 ppm以下之石々、m 卜您矽、1() PPm以下之氧及小於
〇·〇4 ppm之錯之有機金屬，计你括曰甘
蜀並於種日日基板使無摻雜之in-V 族化合物半導體成長之效果。 (本發明例1) 於本發明例1，按照實施型態丨之出^族化合物半導體之 製造方法，製造無摻雜之ΙΠ_ν族化合物半導體。具體而 言，於準備步驟（S 10)準備藍寶石基板。 接著，於成長步驟（S20)，於溫度1〇5〇r、壓力ι〇〇 Ton*、氫氣氛中，實施種晶基板之清洗。其後，降溫至 50(TC，以100 Torr，在含v族元素之原料與含m族元素之 原料之比（V/III)為1600之條件下，藉由有機金屬氣相沉積 法來使30 nm之GaN層作為緩衝層而成長。 其後，升温至l〇50°C後，以200 Torr，在含v族元素之 原料與含III族元素之原料之比（V/ln)g125〇2條件下，使 2 μιη之GaN層作為本發明例1之m-v族化合物半導體來成 長。 129257.doc -23- 200848559 此外，作為含III族元素之原料，使用含以誘導結合電漿 發光分析法所測定之0.01 ppm以下之石夕、以FT-NMR所測 定之1 0 ppm以下之氧及以誘導電漿質量分析法所測定之檢 測下限0.04 ppm所未檢測到之鍺之TMG。作為包含V族元 素之原料係使用純度99.999%以上之氨。而且，作為載子 氣體係使用純度99.999995%以上之氫及純度99.999995%以 上之氮。 (比較例1) 比較例1之III-V族化合物半導體之製造方法基本上係與 本發明例1之III-V族化合物半導體之製造方法具備同樣架 構，但僅於所使用之含III族元素之原料，使用含以誘導結 合電漿發光分析法所測定之0·02 ppm以下之矽、以FT-NMR所測定之10 ppm以下之氧、及以誘導電漿質量分析法 所測定之檢測下限0.04 ppm所未檢測到之鍺之TMG方面， 與本發明例1不同。 (測定方法） 關於本發明例1及比較例1之ΙΠ-V族化合物半導體，以〇 V(Capacitance-Voltage ··電容-電壓）法測定載子濃度。而 且，以SIMS(2次離子質量分析法）測定雜質濃度。於下述 表1表示測定結果。 [表 1] _ TMG中之Si濃度 η載子濃度 半導體中之Si濃度 本發明例1 0.01 ppm 以下 5xl015cm·3 以下 lxlO16 cm·3以下 比較例1 0.02 ppm 5xl016cm-3 5x1016 cm"3 129257.doc -24- 200848559 (測定結果） 如表1所示，作為本發明例1之含m族元素之原料而使用 含〇.〇1 ppm以下之矽、10 ppmW下之氧及小於〇〇4 ppm之 鍺之TMG所製造之m_V族化合物半導體，係相較於比較例 1更低載子濃度。而且，確認可達成作為無摻雜之πι_ν族 化合物半導體所需之5xl〇,5cm_3以下之低載子濃度。
而且，由於作為含HI族元素之原料所使用之TM(5中之si 濃度、與製造之ΙΠ-ν族化合物半導體之以濃度具有相關關 係，因此可確認作為TMG中之雜質之Si被取入族化合 物半導體中，並作為η型雜質來發揮作用。 從以上可確認，若根據實施例丨，藉由使用含〇〇i ppm 以下之石夕、10 ppm以下之氧及小於〇 〇4 ppm之鍺之有機金 屬來作為含III族元素之原料，可減低成長後之無摻雜之 III-V族化合物半導體之η型載子濃度。 [實施例2 ] 於實施例2，確認有關作為根據本發明之含m族元素之 原料’使用含0.01 ppm以下之石夕、10 ppm以下之氧及小於 曲ppm之鍺之有機金屬，並於種晶基板上，控制η型載 子展度，並使111-¥族化合物半導體成長之效果。 (本發明例2) ⑷於本發明例2，照實施型態1之ιπ-ν族化合物半導體之 製造：法來製造η5Π„_ν族化合物半導體。本發明二之 化合物半導體之製造方法基本上係與本發明例工之 “匕σ物半導體之製造方法具備同樣架構，但僅於成 129257.doc -25- 200848559 長步驟（S20)與本發明例】不同。 H於本發明例2之成長步驟（似），首先與本發 明例1同樣藉由有機金屬氣相沉積法來使緩衝層成長。： 後’將作為含η型雜暫夕甘a =,, i雜貝之其他原料而稀釋^之2〇 ppm之單 石夕烧氣體，與本發明例1所使用之含nuu素之原料、含 V族元素之原料及載子氣體-併使用。藉此，製造作為η型 雜質而導入有Si之ΙΠ-ν族化合物半導體。 (比較例2) 比較例2之m-v族化合物半導體之製造方法基本上係與 本I明例2具備同樣架構，僅於成長步驟⑻〇)中，將作為 含η型雜質之其他原料而稀釋H2之2〇卯㈤之單矽烷氣體， Μ比軏例1所使用之含ΙΠ族元素之原料之tmg、含ν族元 素之原料及載子氣體一併使用的方面不同。 (測定方法） 針對本發明例2及比較例2之出^族化合物半導體，與實 施例1同樣藉由C-V法來測定載子濃度。 (測定結果） 本發明例2之III-V族化合物半導體之載子濃度係因應單 石夕烧氣體之供給量，而於5xl〇15 cmd以上、5χ1〇16 cm-3以 下之範圍變化。由此可知，藉由Si可良好地控制η型載子 濃度。 另一方面，比較例2之III-V族化合物半導體之載子濃度 為5xl016cm_3，並未變化。 從以上可確認’若根據實施例2，本發明例2之ni-V族化 129257.doc -26- 200848559 合物半導體係由於形成無摻雜層之情況下之載子濃度低， 因此可藉由特意導入之Si來控制η型載子濃度。 [實施例3] 於實施例3，確認有關作為根據本發明之含川族元素之 .料，使帛含0.01 ppm以下之石夕、1〇啊以下之氧及小於 0.04 ppm之鍺之有機金屬，來製造肖特基能障二極體之效 果。 (本發明例3) 於本發明例3，按照實施型態2之肖特基能障二極體之製 造方法來製造圖2所示之肖特基能障二極體。 具體而言，於準備步驟（S1〇)準備n型之2英吋之基 板。而且，將種晶基板之c面作為使ΙΠ_ν族化合物半導體 成長之面。此外，GaN基板之η型載子濃度為5xl〇ls。以_3。 接著於成長步驟（S20)，以與本發明例2之m — v族化合 物半導體之製造方法相同之條件，藉由有機金屬氣相沉積 法來使作為η型雜質而導入Si之厚度7 μιη之GaN層成長。 此外，此GaN層（漂移層1〇2)之11型載子濃度為 lxlO16 cm·3。 、，接著，作為陽極電極103，於漂移層1〇2上形成包含金之 肖特基電極。接著，作為陰極電極104，於基板101之形成 有漂移層102之面之相反面上，形成疊層有Ti、A卜Ti及 Au之歐姆電極。 (比較例3 ) 、比較例3之肖特基能障二極體之製造方法基本上係與本 兔明例3之肖特基能障二極體之製造方法具備同樣架構， 129257.doc -27- 200848559 但僅於成長步驟（S20)中，以與比較例2之III-V族化合物半 導體之製造方法相同之條件，來使漂移層成長方面不同。 此外，此GaN層（漂移層102)之η型載子濃度為5xl〇16cm·3。 (測定方法） 針對本發明例3及比較例3之肖特基能障二極體，於順向 及逆向施加電壓時，於直流施加電壓來測定電流與電壓之 特性。於表2、圖5及圖6表示其結果。此外，圖5係表示實 施例3之肖特基能障二極體之順向之電壓與電流密度之關 係之圖。圖5中，縱軸表示電流密度（單位：A/cm^，樺軸 表不電壓（單位：V)。而且，圖6係表示實施例3之肖特基 能障二極體之逆向之電壓與電流密度之關係之圖。圖6 中，縱軸表示電流密度（單位：A/cm-2)，橫軸表示電壓j單 位·· V)。 [表2] 逆向耐壓 順向電阻 本發明例3 ~~~~ -—-—. 600 V 2 mQ cm2 比較例3 150 V 1 γπΩ cm2 -—~~-_ (測定結果） 如表2、圖5及圖6所示，太八, , f , 、 ★月例3之肖特基能障二極 係η型載子濃度為5x10" -3 m m以上，在充分低之範圍内，阅
此相較於比較例3，於雜如4人_ U 於知加延向電壓之情況時， 壓。而且，於施加順向雷厭+也 促阿耐 _ 壓之情況時，本發明例3成Ai 比較例3之低開啟電阻約略 战為與 吟相同程度之開啟電阻。 從以上可確認，若根據警 據只鈿例3,藉由製造具備n型載子 129257.doc -28- 200848559 濃度為 5xl015 cm·3以上、5xl〇16 ,、； L 〜， L, X1U cm以上之低漂移層之为 特基能障二極體，可實現低指生g古同、 Μ兄低相失且咼耐壓之肖特基能障二 極體。 [實施例4] 於實施例4，確 原料，使用含0.01 ^有關作為根據本發明之含ill族元素之 ΡρΐΏ以下之矽、10 ppm以下之氧及小於
〇.〇4 ppm之鍺之有機金屬，來製造高電子遷移率電晶體 (HEMT : High Electron Mobility Transistor)之效果。 (本發明例4) 於本發明例4 ’按照實施型態2之肖特基能障二極體之製 造方法來製造圖7所示之HEMT。此外，圖7係表示本發明 例4之HEMT之概略剖面圖。 具體而言，於準備步驟（sl〇)準備n型之2英吋之藍寶石 基板來作為基板U1。而且，將種晶基板之^面作為使ιη_ν 族化合物半導體成長之面。 接著’於成長步驟（S2〇)，與本發明例1相同，於溫度 1 050 C、壓力1〇〇 Torr、氫氣氛中，實施種晶基板之清 洗。其後’與本發明例1相同，降溫至5〇〇它，以1〇〇 Torr ’在含V族元素之原料與含ιπ族元素之原料之比 (V/III)為1600之條件下，藉由有機金屬氣相沉積法來使厚 度30 nm之GaN層作為緩衝層112而成長。 其後’升溫至1〇5〇 °C後，以200 Torr，在含V族元素之 原料與含111族元素之原料之比（V/III)為1250之條件下，藉 由有機金屬氣相沉積法來使厚度3〇 nm之無摻雜(^.層U3 129257.doc -29- 200848559 成長。此外，此無摻雜GaN層113之載子濃度由於高電阻 而無法測定，Si濃度為5xl015cm·3。 其後，進一步以100 Τοιτ，在含V族元素之原料與含III 族元素之原料之比（V/III)為1600之條件下，藉由有機金屬 氣相沉積法來使厚度30 nm、A1組成0.25之無摻雜AlGaN層 114成長。此外，此無摻雜AlGaN層114之η型載子濃度為1χ 1 〇16 cm·3 以下。 於使緩衝層112、無摻雜GaN層113及無摻雜AlGaN層114 成長時所使用之含III族元素之原料、含V族元素之原料及 載子氣體係與本發明例1相同。 接著，作為源極電極11 5及汲極電極11 7，於無摻雜
AlGaN層114上，形成Ti、Al、Ti及Αιι之疊層構造。接著， 作為閘極電極116，於無摻雜AlGaN層114上形成Au及Ni之 豐層構造。藉由實施以上步驟來製造本發明例4之HEMT 110。 (比較例4) 比車父例4之HEMT之製造方法基本上係與本發明例*之 HEMT之製造方法具備同樣架構，但僅於成長步驟（s2〇) 中，使用於比較例1之111々族化合物半導體之製造方法所 用之含III族元素之原料（矽含〇〇2 ppm2TMG)、含V族元 素之原料及載子氣體方面不同。 此外，比較例4之HEMT之無摻雜GaN層113之載子濃度 由於高電阻而無法測定，Si濃度為5χ1〇1ό cm·3，無摻雜 AlGaN層114之η型載子濃度為lxl〇16cm_3。 129257.doc -30- 200848559 (測定方法） 針對本發明例4及比較例4之HEMT，與實施例3相同，藉 由測定於逆向施加電壓時之電流與電壓之特性，來測定緩 衝層112之耐壓及順向電阻。於表3表示其結果。 [表3] 逆向耐壓 ------1 順向電阻 本發明例4 900 V 1 mQcm2 比較例4 250 V 3 mQcm2
(測定結果） 如表3所示，本發明例4之HEMT係由於無摻雜層ιΐ3 之si濃度低，因此相較於比較例4，緩衝層ιΐ2之耐壓高， 順向電阻低。此外，本發明例4及比較例4之係為了 非常低地形成無摻雜GaN層113之載子濃度，目此導入晶 格缺陷或其他雜質來補償n型載子濃度。於本發明例4，由 於使用同屯度TMG ’ g)此無摻雜GaN層i i 3之Si濃度低，故 可降低為了補償η型載子所導入之缺陷或雜質濃度。因 此，可提高電子遷移率，可降低順向電阻。 從以上確認，若根撼泰>
很艨只知例4，由於可壓低無摻雜GaN 層之載子濃度’因此可製造提高緩衝層耐壓、減低順向電 阻之HEMT。 [實施例5] 於只施例5 ’確認有關作為根據本發明之含III族元素之 原料使用a 0.01 ppm以下之石夕、1〇剛以下之氧及小於 〇·〇4ΡΡΙΏ之錯之有機金屬，來製造縱型電晶體之效果。 129257.doc 200848559 (本發明例5) 於本發明例5，按照實施型能 、 、 l 土心、z之為特基能障二極體之 造方法來製造圖8所示之縱切帝θ辦 心敗型电日日體。此外，圖8係表示 發明例5之縱型電晶體之概略剖面圖。 具體而言，於準備步驟（Sl〇)準備η型之2英忖之⑽基板 121 °而且’將種晶基板之⑽作為使Η”族化合物半導體 成長之面。 接著，於成長步驟（S20)，首先將作為含n型雜質之盆他 原料而稀釋H<2G ppm之單料氣體，與本發明例i所使 用之含m族元素之原料、含v族元素之原料及載子氣體一 併使用，形成作為η型雜質而導入有以之漂移層123。漂移 層123之η型載子濃度為lxl〇i6cm-3。 丁 接著，藉由光微影形成抗蝕劑圖案後，利用離子植入， 於漂移層123之特定區域，將作為導電性雜質之“㊁注入於 井區域124 ’冑Si注入於源極區域125，藉此形成井區域 124及源極區域125。接著，實施形成應成為絕緣膜126之 包含Si〇2之膜之步驟。接著，作為閘極電極丨28，於膜上 形成Au及Ni之豐層構造。於此心及州之疊層構造上，夢 由光微影形成抗蝕劑圖案。將此抗蝕劑圖案作為掩模使 用，藉由蝕刻部分地除*Au&Ni之疊層構造及膜，以形成 閘極電極128及絕緣膜126。接著，作為源極電極127，於 源極區域125上形成Ti、A：l、Ti及Αιι之疊層構造。接著， 作為汲極電極129，於基板121之形成有緩衝層122之面之 相反面上，形成Ti、A卜Ti&Au之疊層構造。藉由實施以 129257.doc -32- 200848559 上步驟來製造本發明例5之縱型電晶體120。 (比較例5) 比較例5之縱型電晶體之製造方法基本上係與本發明例5 之縱型電晶體之製造方法具備同樣架構，但僅於成長步驟 (S2〇)中’使用於比較例丨所用之含ΠΙ族元素之原料（於 V族化合物半導體之製造方法所用之矽含〇 〇2 之 TMG)、含V族元素之原料及載子氣體方面不同。 此外，比較例5之縱型電晶體之漂移層123之載子濃度為 5 X 1 016 cm·3。 (測定方法） 針對本發明例5及比較例5之縱型電晶體，與實施例3相 同，藉由測定於逆向施加電壓時之電流與電壓之特性，來 測定耐壓。於表4表示其結果。 [表4]
逆向耐壓 本發明例5 1200 V 比較例5 40 V (測定結果） 如表4所示，本發明例5之縱型電晶體係由於無摻雜GaN 層11 3之載子濃度低，因此相較於比較例5，其耐壓高。 k以上確涊，若根據實施例5，由於可壓低漂移層丨23之 載子7辰度，因此可製造提而耐壓之縱型電晶體。 [實施例6] 於實施例6，確認有關作為根據本發明之含m族元素之 129257.doc -33- 200848559 、10 ppm以下之 造LED之效果。 氧及小於 原料，使用含〇·〇1 ppm以下之石夕 〇·〇4 ppm之鍺之有機金屬，來製 (本發明例6) 於本务明例6，按照實施型態 I光一極體之製造方法 术Ik圖3所不之發光二極體。 具體而言，於準備步驟（Sl〇)準備η型之2英口寸之GaN基 板。而且’將種晶基板之°面作為使ιιι·ν族化合物半導體 成長之面。 _ 接著，於成長步驟（S20)，以115〇。〇、75〇 T〇rr，在含ν 族元素=原料與細族元素之原料之比（職）為ιι〇〇之條 件下藉由有機金屬氣相沉積法來使2 μιη之GaN層作為n 型緩衝層202而成長。作為含ΠΙ族元素之原料及含v族元 素之原料係使用與本發明例丨相同者，作為載子氣體係使 用-、本如月例1相同之虱及氮，作為含n型雜質之其他原料 係使用單曱基石夕院。此外，n型緩衝層2〇2之η型載子濃度 為 3X1018 cnT3 〇 然後’作為活性層203，以780°C、750 Torr，在含V族 凡素之原料與含ΙΠ族元素之原料之比（ν/ΙΠ)為16〇〇〇之條 件下’藉由有機金屬氣相沉積法，來形成3 nm之 Ino.^GaowN及15 nmiGaN分別疊層有6層之多重量子井構 造。此外’作為含III族元素之原料及含V族元素之原料係 使用與本發明例丨相同者，作為In之原料係使用矽〇 〇丨ppm 以下之三甲基銦，作為載子氣體係使用氮。 然後’作為P型電子區塊層204，以1050°C、750 Torr， 129257.doc -34- 200848559 在3 V私元素之原料與含ΠΙ族元素之原料之比（ν/ιιι)為 7 2 0 0之條件下，藉由有機金屬氣相沉積法，來使厚度 20 nm之p型Alo.uGao.uN成長。此外，含m族元素之原料 及έ v私元素之原料係使用與本發明例丨相同者，作為八1之 原料係使用矽0·01 ppmw下之三甲基鋁，作為含口型雜質 之其他原料係使用雙環戊二烯鎂，作為載子氣體係使用氮 及氫。此p型電子區塊層2〇4之？型載子濃度為7χΐ〇1、Κ3。 然後，作為ρ型接觸層2〇5，以11〇(rc、75〇 T〇rr，在含ν 私π素之原料與含m族元素之原料之比（¥/111)為16〇〇之條 件下，藉由有機金屬氣相沉積法，來使厚度5〇 nmip型 GaN成長。此外，含m族元素之原料及含v族元素之原料 係使用與本發明例丨相同者，作為含p型雜質之其他原料係 使用雙裱戊二烯鎂，作為載子氣體係使用氮及氫。此p型 接觸層205之p型載子濃度為lxl〇u cm-3。 接著’進行熱處理，於基板2〇1之形成有η型緩衝層2〇2 之面之相反側面上，形成疊層有丁丨及Α1之η型電極然 後於Ρ型接觸層205上，形成疊層有Ni及Au之ρ型電極 2〇6。藉此，形成圖3所示之本發明例6之藍色發光二極體 200 〇 (比較例6) 比車乂例6之發光二極體之製造方法基本上係與本發明例6 之發光二極體之製造方法具備同樣架構，但僅於成長步驟 ()中使用於比較例1所用之含ΠΙ族元素之原料（於 V族化合物半導體之製造方法所用之矽含〇 〇2 之 129257.doc -35- 200848559 TMG)、含V族元素之眉相_ I之原科及載子軋體方面不同。 此外’比較例6之p都雷不ps· # 1ΛΠ , Ρ生電子£塊層之Ρ型载子濃度為3χ
Cm，_接觸層2G5之Ρ型载子濃度為7xl〇i7cm.3。 (測定方法） 二極體，於P型電極及n 針對本發明例6及比較例6之發光 型電極通電，評估光輸出。 (评估結果） 本發明例6及比較例6之發光二極體係以460 nm發光。當 時^光輸出係本發明例6之㈣比比較例6之咖高跳。田 仉以上確忍，若根據實施例6，由於可減少p型III-V族化 合物：導體中之Si濃度’因此可提高p型載子濃度，可製 造提高發光效率之發光二極體。 [實施例7] 於實施例7，確認有關作為根據本發明之含m族元素之 原料’使用含G.G1 ppm以下之⑦之有機金屬，纟製造雷射 二極體之效果。 (本發明例7) 於本發明例7，按照實施型態4之雷射二極體之製造方法 來製造圖4所示之雷射二極體。 具體而言，於準備步驟（S1〇)準備n型之2英吋之〇_基 板。而且，將種晶基板之c面作為使ΠΙ-V族化合物半導體 成長之面。 接著，於成長步驟（S20)，首先以115〇t：、760 T〇rr，在 含v族元素之原料與含m族元素之原料之比（ν/ΙΠ)為5丨〇〇 129257.doc -36- 200848559 之铩件下，藉由有機金屬氣相沉積法來使厚度厶3 ^㈤之^ 3L GaN層作為η型覆層302而成長。含m族元素之原料及 3 V知元素之原料係使用與本發明例^相^者，作為a!之原 料係使用含0. 〇 1 係使用氫及氮， ppm以下之矽之三甲基鋁，作為載子氣體 作為含η型雜質之其他原料係使用單甲基 石夕烷。此外， η型覆層302之η型載子濃度為2χ1〇Ι8 cm-3。
然後，作為無摻雜導引層3〇3，以8〇〇它、76〇 T〇rr，在 3 v族元素之原料與含ΠΙ族元素之原料之比（vmi)為u⑽〇 之條件下，藉由有機金屬氣相沉積法，來使厚度5〇 ^㈤之 Ino.^GaowN成長。含ΙΠ族元素之原料及含v族元素之原料 係使用與本發明例i相同者，作為Ιη之原料係使用含〇〇1 ppm以下之矽之二甲基銦，作為載子氣體係使用氮。此 外，無摻雜導引層303之n型載子濃度為lxl〇i6cm·3。 然後，作為活性層304，U8〇〇t：、76〇 丁 〇rr，在含V族 凡素之原料與含III族元素之原料之比（v/III)g 13〇〇〇之條 件下，藉由有機金屬氣相沉積法，來形成3 nm之 In0.08Ga0.92N及15 nn^In〇〇iGa〇99N分別疊層有3層之多重 $子井構造。此外，含ΙΠ族元素之原料及含V族元素之原 料係使用與本發明例1相同者，作為In之原料係使用矽〇 〇1 ppm以下之三甲基銦，作為載子氣體係使用氮。 然後，作為無摻雜導引層305，以1 i〇〇°c、760 Torr，在 含V族素之原料與含in族元素之原料之比（v/in)g23〇〇 之條件下，藉由有機金屬氣相沉積法，來使厚度〇·〗μΐη之 GaN成長。含III族it素之原料及含ν族元素之原料係使用 129257.doc -37- 200848559 與本么明例1相同者，作為載子氣體係使用氮及氫。此 外，無摻雜導引層305之n型載子濃度為lxl〇i6cm_3。 然後，作為p型電子區塊層3〇6，以u〇(rc、76〇 τ〇η， 在含v族元素之原料與含ΙΠ族元素之原料之比（v/iii)為 1 0 0 0 0之條件下，藉由有機金屬氣相沉積法，來使厚度 20 nm之p型Al〇.18Ga〇.82N成長。此外，含m族元素之原料 及含V族元素之原料係使用與本發明例丨相同者，作為μ之 原料係使用矽0.01 ppm以下之三甲基鋁，作為含？型雜質 之其他原料係使用雙環戊二烯鎂，作為載子氣體係使用氮 及氫。此P型電子區塊層306之p型載子濃度為5xl〇17cnr3。 然後，作為p型覆層307，all〇(rc、760T〇rr，在含v族 元素之原料與含ΠΙ族元素之原料之比（ν/ΙΠ)為i 〇〇〇〇之條 件下，藉由有機金屬氣相沉積法，來使厚度〇 4 ^㈤之口型 Alo.^GaowN成長。此外，含ΙΠ族元素之原料及含v族元素 之原料係使用與本發明例i相同者，作為A1之原料係使用 矽〇·〇1 ppm以下之三曱基鋁，作為含p型雜質之其他原料 係使用雙環戊二烯鎂，作為載子氣體係使用氮及氫。此p 型覆層307之P型載子濃度為7x1 〇17 cm·3。 然後’作為p型接觸層308，以li〇〇°c、760 Torr，在含v 私凡素之原料與含111族元素之原料之比（V/III)為33 00之條 件下’藉由有機金屬氣相沉積法，來使厚度5〇 nm之p型 GaN成長。此外，含m族元素之原料及含v族元素之原料 係使用與本發明例丨相同之TMG，作為含？型雜質之其他原 料係使用雙環戊二烯鎂，作為載子氣體係使用氮及氫。此 129257.doc -38- 200848559 ?型接觸層308之P型載子濃度為lxl 018 cm·3。 f
接著，進行熱處理，以研磨來將基板3〇1之形成有η型覆 層302之面之相反面予以減厚。進一步於基板3〇ι之形成有 η型覆層302之面之相反側面上，形成疊層有Ti及A1in型 電極310。然後，於？型接觸層3〇8上，形成疊層有川及 之P型電極309。p型電極3〇9加工為寬度1〇 μιη之條紋。其 後，藉由劈開來製作共振器長800 μπι之棒（bar)。藉此，形 成圖4所示之本發明例7之藍紫色雷射二極體30〇。 (比較例7) 比較例7之雷射二極體之製造方法基本上係與本發明例7 之雷射二極體之製造方法具備同樣架構，但僅於成長步驟 (S2〇)中，使用於比較例1所用之含ΠΙ族元素之原料（於 V族化合物半導體之製造方法所用之矽含0.02 ppm之 TMG)、族元素之原料及載子氣體方面不同。 此外，比較例7之活性層上所形成之無換雜導引層之n型 載子丨辰度為 5χ1〇 丨 ，ηΦΐ Φ jz. r〇 ja . 17 3 卩型電子區塊層之Ρ型載子濃度為3 xlO cm·，ρ型覆層3〇72ρ型載子濃度為5xi〇i7cm_3 p型 接觸層205之p型載子濃度為5χ1〇17 。 (測定方法） 於P型電極及η 針對本發明例7及比較例7之雷射二極體 型電極通電，評估光輸出。 (評估結果） 本發明例7之雷射-炻辨知> ^ 桎體相較於比較例7，心限值電流 低10%，雷射振盪後之輸出 丨《支丁 ％电抓之增加率即斜率效 129257.doc -39- 200848559 率高10%。 八攸以上確認，若根據實施例7，由於可減少p型族化 :物：導體中之Sl濃度，因此可提高P型載子濃度，故可 ‘ k k向發光效率之雷射二極體。 本次所揭示之實施型態及實施例在所有方面均為例示， 不應視為限制。本發明之範圍並非藉由上述實施型態來表 【圖式簡單說明】 不而疋藉由申請專利範圍來表示，其意圖包含與申請專 利範圍均等之含意及範圍内之所有變更。 明 圖1係表示本發明之實施型態1之111_乂族化合物半導體之 製造方法之流程圖。 圖2係表示本發明之實施型態2之宵特基能障二極體之概 略剖面圖。 圖3係表示本發明之實施型態3之發光二極體之概略 圖。 。 圖4係表示本發明之實施型態4之雷射二極體之概略 圖。 " 圖5係表示實施例3之肖特基能障二極體之順向之電壓與 電流密度之關係之圖。 ^ 圖6係表示實施例3之肖特基能障二極體之逆向之電壓與 電流密度之關係之圖。 ^ 圖7係表示本發明例4之ΗΕΜΤ之概略剖面圖。 圖8係表示本發明例5之縱型電晶體之概略剖面圖。 【主要元件符號說明】 129257.doc -40- 200848559
100 肖特基能障二極體 101， 111，121， 基板 201， 301 102, 123 漂移層 103 陽極電極 104 陰極電極 110 HEMT 112 緩衝層 113 無摻雜GaN層 114 無摻雜AlGaN層 115, 127 源極電極 116, 128 閘極電極 117, 129 汲極電極 120 縱型電晶體 124 井區域 125 源極區域 126 絕緣膜 200 發光二極體 202 η型緩衝層 203, 304 活性層 204, 306 ρ型電子區塊層 205, 308 ρ型接觸層 206, 309 Ρ型電極 207, 310 η型電極 129257.doc -41 - 200848559 300 雷射二極體 302 η型覆層 303, 305 無摻雜導引層 307 Ρ型覆層 1. 129257.doc 42-

Claims (1)

  1. 200848559 、申請專利範圍： 種III-V族化合物半導體之製造方法，其係藉由使用含 III私7G素之原料之有機金屬氣相沉積法製造ιπ_ν族化合 物半導體之方法，且包含： 準備種日日基板（101、201、301)之步驟（Sl〇);及 使用含〇·01 ppm以下之矽、10 ppm以下之氧及小於 〇·〇4 ppm之鍺之有機金屬作為前述含m族元素之原料， 於月）述種曰曰基板（101、2〇1、3〇1)上使前述m-v族化合物 2. 半導體（102 ' 202〜205、302〜308)成長之步驟（S20)。 3. 如請求項1之ΙΠ_ν族化合物半導體之製造方法，其中前 =有機金屬係選自由三甲基鎵、三乙基鎵、三甲基鋁及 一甲基銦所組成之群組中之至少丨種物質。 如請求項1之㈣族化合物半導體之製造方法，1中於 , ^AlxGayIw^^ ； 體’ x+yg)成長，作為前述IIIW族化合物半導 4·如請求項丨之川々族化合物半導體之製 前述成長步驟（S20)中，使氮化 、 / ’、於 化合物半導體。 ^化叙成長，作為前述Π!-ν族 5·=項™族化合物半導體之製造方法 刚迷成長步驟(S20)中，藉由將 —— 前述有機全屬一併# ^ 雜貝之其他原料與 以下之=使：以-载子濃度成為 6如4 使 v族化合物半導體成長。 6.如明求項5之山々族化合物半 長 暇爻I造方法，其中前 129257.doc 200848559 述η型雜質包含矽、鍺及氧之至少丨種元素。 7·如請求項5之ΙΙΙ·ν族化合物半導體之製造方法，其中前 述含η型雜質之其他原料係選自由單矽烷、二矽烷、單 曱基矽烷、二甲基矽烷、三甲基矽烷、四甲基矽烷、三 乙基矽烷、四乙基矽烷、單鍺烷、單甲基鍺、四曱基 鍺四乙基鍺、氧、一氧化碳、二氧化碳及水所組成之 群組中之至少1種物質。
    8· —種肖特基能障二極體之製造方法，其包含如請求項$ 之ΠΙ-V族化合物半導體之製造方法； 於w述準備步驟（sio)中，準備η型氮化鎵基板（1〇1)作 為種晶基板； 、於刚述成長步驟（S20)中，使11型氮化鎵（1〇2)成長，作 為鈾述III-V族化合物半導體。 9. 一種肖特基能障二極體（1〇〇)，其係藉由如請求項8之肖 特基能障二極體之製造方法所製造者，且包含： 前述η型氮化鎵基板（1〇1);及 包含形成於前述η型氮化鎵基板上之η型氮化鎵之層 10. 11. ^請求項9之肖特基能障二極體⑽），其中前述包含η型 氮化鎵之層（1〇2)之载子濃度為5Χ10〗5 cm·3以上、5χ1〇1( cm'3以下。 ’其中於 他原料與 化合物半 =請求項itm-v族化合物半導體之製造方法 珂述成長步驟（S20)中，藉由將含P型雜質之其 述有祛金屬一併使用，使p型之前述V族 129257.doc 200848559 導體成長。 12.如δ青求項II之m_V族化合物半導體之製造方法，其中前 述3P型雜負之其他原料包含：含〇〇1 以下之矽之雙 環戊二烯鎂及雙乙基戊二烯鎂之至少一者。 又 -種發光二極體之製造方法，其包含如請求項u之出_v 族化合物半導體之製造方法； 於前述準備步驟（S10)中，準備n型氮化鎵基板（2〇1)作 為種晶基板； 於前述成長步驟（S20)中，使I^AlxGayIn(lx_y)N ’ osd ’ x+yg)(2〇4、2〇5)成長作為前述 ΙΠ-ν族化合物半導體。 14. 一種發光二極體（200)，其係藉由如請求項13之發光二極 體之製造方法所製造者，且包含： 前述η型氮化鎵基板（201);及 包含形成於前述η型氮化鎵基板（2〇1)上之ρ型 AlxGayIn(1.x.y)N((^d，，x+d)(2〇4、2〇5) 之層。 15. —種雷射二極體之製造方法，其包含如請求項丨之出^ 族化合物半導體之製造方法； 於前述準備步驟（S10)中，準備n型氮化鎵基板（3〇1)作 為種晶基板； 於前述成長步驟（S20)中，藉由將含P型雜質之其他原 料與前述有機金屬一併使用，使p型Α1χ(3Μη(^)Ν (〇SxSi ’ ’ x+d)(306〜308)成長，作為ρ型之 129257.doc 200848559 前述III-V族化合物半導體。 16. —種雷射二極體（300)，其係藉由如請求項15之雷射二極 體之製造方法所製造者，且包含： 前述η型氮化鎵基板（301);及 包含形成於前述η型氮化鎵基板（301)上之ρ型 AlxGayIn(1.x.y)N(0^x^ 1 ， OSySl ， x+y^ 1)之層 (306〜308) 〇
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