TW201034054A - Group iii nitride semiconductor device, epitaxial substrate, and method of fabricating group iii nitride semiconductor device - Google Patents

Group iii nitride semiconductor device, epitaxial substrate, and method of fabricating group iii nitride semiconductor device Download PDF

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TW201034054A
TW201034054A TW098115007A TW98115007A TW201034054A TW 201034054 A TW201034054 A TW 201034054A TW 098115007 A TW098115007 A TW 098115007A TW 98115007 A TW98115007 A TW 98115007A TW 201034054 A TW201034054 A TW 201034054A
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TW
Taiwan
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gallium nitride
based semiconductor
semiconductor layer
type gallium
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Application number
TW098115007A
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Inventor
Takashi Kyono
Yusuke Yoshizumi
Yohei Enya
Katsushi Akita
Masaki Ueno
Takamichi Sumitomo
Takao Nakamura
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries
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Publication date
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Description

201034054 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於III族氮化物半導體元件、磊晶基板及III族 • 氮化物半導體元件之製作方法。 【先前技術】 於專利文獻1記載具有與氧濃度成比例之η型載子之η型 GaN。使原料氣體含氧，於GaAs基板上，使GaN進行磊晶 成長。去除GaAs基板，獲得GaN自支撐膜。 於專利文獻2記載成長氮化鎵單結晶之方法。若依據該 方法，可取入氧作為η型摻雜物。 於專利文獻3記載GaN系化合物半導體之製造方法。以 填充容器内，填充至少一部分成為液體之GaN系化合物半 導體製造用氨。以傅利葉轉換紅外分光法（FT-IR)測定該液 相的氨中之水分濃度，其為0.5 volppm以下。將該氨作為 原料，於收容有基板之反應室内以氣體狀態導入，於基板 上形成由GaN系化合物所組成的層。 先行技術文獻 專利文獻 專利文獻1:日本特開2000-044400號公報 專利文獻2:日本特開2002-373864號公報 專利文獻3:日本特開2004-363622號公報 【發明内容】 (發明所欲解決之問題） 若依據發明者之酌見，於氮化鎵之非c面容易取入作為 140225.doc 201034054 施子發揮作用的氧。此現象係表示於包含有具有半極性或 無極性之主面之氮化鎵基板上，堆積氮化鎵系半導體時， 必須控制氧濃度，以免由於氧的非意料之取入而損及裝置 (device)特性。另—方面，於刻面的面容易取人氧係暗示 藉由添加氧，於氮化鎵系半導體之成長中，可使非C面之 生成安定化之可能性。此時，對氮化鎵基板之具有半極性 或無極性之主面上之氮化鎵系半導體的成長中，氮化鎵系 半導體係由於其氧濃度而具有不同之結晶品質。
• 從裝置特性之觀點來看，若考慮到磊晶膜具有GaN 基板時所用之氧濃度時，氧在氮化鎵系半導體為n型摻雜 物，則推測無法忽視半導體元件之電性特性改變。例如於 半導體光元件，推測無法忽視裝置之發光效率及電性特性 會與對η型氮化鎵系半導體層、發光層及p型氮化鎵系半導 體之氧摻雜量相應而改變。 本發明係有鑑於此類事情而完成，其目的在於提供一種 ，包含具有良好表面型態（surface morphology)之氮化鎵系半 導體膜之III族氮化物半導體元件，而且其目的在於提供一 種III族氮化物半導體元件之製作方法，進一步其目的在於 提供一種包含具有良好表面型態之氮化鎵系半導體膜之蟲 晶基板。 (解決問題之技術手段） 關於本發明之一態樣之III族氮化物半導體元件包含： (a)III族氮化物半導體支持體，其係由ΙΠ族氮化物半導體 所組成，包含有對於與延伸於該III族氮化物半導體之〇轴 140225.doc 201034054 方向之基準轴正交之基準平面，構成有限角度之主面；（b) 氮化鎵系半導體區域，其係具有5χ1〇1β cm·3以上、5χι〇18 cm3以下之氧濃度，且設置於前述ΠΙ族氮化物半導體支持 體之前述主面上。前述主面係顯示出半極性及無極性之任 方，刖述氮化鎵系半導體區域包含第丨導電型氮化鎵系 半導體層。 若依據該III族氮化物半導體元件，氮化鎵系半導體區域 設置於半極性面或無極性面上，並且氮化鎵系半導體區域 含5xl016 cm-3以上之氧時，氮化鎵系半導體區域之表面型 態變得平坦。氮化鎵系半導體區域之表面亦與基板主面之 半極性面或無極性面相應，分別顯示出半極性或無極性。 氮化鎵系半導體區域含氧超過5xl〇is cm-3以下之範圍時， 氮化鎵系半導體區域之結晶品質變得不良好。而且，氮化 鎵系半導體區域含lxl017 cm·3以上之氧時，氮化鎵系半導 體區域之表面型態進一步變得平坦。 關於本發明之ΙΠ族氮化物半導趙元件包含：（a)〗〗〗族i 化物半導體支持體，其係由HI族氮化物半導體所組成，包 含有對於與延伸於該III族氮化物半導體之e軸方向之基準 軸正交之基準平面，構成有限角度之主面；（b)氮化鎵系半 導體區域，其係具有5xl〇16 cm·3以上、5xl〇i8 cm-3以下之 氧濃度，且設置於前述III族氮化物半導體支持體之前述主 面上；（C)活性層，其係設置於前述氮化鎵系半導體區域 上，及（d)第2導電型氮化鎵系半導體層，其係設置於前述 /舌性層上。前述主面係顯示出半極性及無極性之任一方； 140225.doc 201034054 則述氮化鎵系半導體區域包含第1導電型氮化鎵系半導體 層；前述活性層係設置於前述第！導電型氮化鎵系半導體 層與前述第2導電型氮化鎵系半導體層之間。 若依據該III族氮化物半導體元件，氮化鎵系半導體區域 設置於半極性面或無極性面上，並且氮化鎵系半導體區域 含5xl016 cm·3以上之氧時，氮化鎵系半導體區域之表面型 態變得平坦。氮化鎵系半導體區域之表面亦與基板主面之 半極性面或無極性面相應，分別顯示出半極性或無極性。 氮化鎵系半導體區域含氧超過5xl〇is cm·3以下之範圍時， 氮化鎵系半導體區域之結晶品質變得不良好。若依據上述 範圍之氧濃度，可於良好表面型態之第〗導電型氮化鎵系 半導體層上設置活性層。而且，氮化鎵系半導體區域含 lx 1017 cm·3以上之氧時，氮化鎵系半導體區域之表面型態 進一步變得平坦。 於關於本發明之一態樣之m族氮化物半導體元件，前述 活性層之氧濃度可為5xl0i6cm-3以上。若依據該m族氮化 物半導體元件，活性層含5xl〇16 cm-3以上之氧時，活性層 之表面型態變得平坦。而且，由於氧作為施子而發揮作 用，因此活性層含5X1016 cm-3以上之氧時，亦有元件之驅 動電壓減低，活性層之壓電電場減低之效果。進一步於關 於本發明之一態樣之m族氮化物半導體元件，前述活性層 之氧濃度可為IX 1〇〗7 cm-3以上。若依據該m族氮化物半導 體元件，活性層含lxl0”cm-3以上之氧時，活性層之表面 型態進一步變得平坦。 140225.doc 201034054 於關於本發明之一態樣之III族氮化物半導體元件，前述 活性層之氧濃度可為5xl018 cm·3以下。若依據該ΗΪ族氮化 物半導體元件’活性層含氧超過5xl〇18cm-3以下之範圍 時，活性層之結晶品質變得不良好。而且，活性層含氧超 過5xl018 cm·3以下之範圍時，活性層中由於自由載子吸收 所造成的光學損失增加。 於關於本發明之一態樣之ΙΠ族氮化物半導體元件，前述 第2導電型氮化鎵系半導體層之氧濃度可為5χ1〇16 cm-3以 上。右依據該III族氮化物半導體元件，包含第2導電型氣 化鎵系半導體層之氧濃度為5xi〇16 cm.3以上之氧時，第2 導電型氮化鎵系半導體層之表面型態變得平坦。而且，於 關於本發明之一態樣之m族氮化物半導體元件，前述第2 導電型氮化鎵系半導體層之氧濃度可為lxl0” cm_3以上。 若依據該ΠΙ族氮化物半導體元件，第2導電型氮化鎵系半 導體層之氧濃度含IxlO】7 cm-3以上之氧時，第2導電型氮 化鎵系半導體層之表面型態進一步變得平坦。 於關於本發明之一態樣之m族氮化物半導體元件，前述 第2導電型氮化鎵系半導體層之氧濃度可為5χΐ〇κ 3以 下。若依據該III族氮化物半導體元件，第2導電型氮化鎵 系半導體層之氧濃度含氧超過5xl〇i8 em-3以下之範圍時， 第2導電型氮化鎵系半導體層之結晶品質變得不良好。而 且’第2導電型氮化鎵系半導體層之氧濃度含氧超過 以下之範圍時，第2導電型氮化鎵系半導體 之導電性變得不良好。 140225.doc 201034054 於關於本發明之一態樣之III族氮化物半導體元件，前述 第1導電型氮化鎵系半導體層之碳濃度可為5xl〇i8 cm·3以 下；前述第2導電型氮化鎵系半導體層之碳濃度可為 5xl018 cm·3以下；前述活性層之碳濃度可為5χ1〇〖8 cm-3以 下。若依據該III族氮化物半導艎元件，成長中不可避免地 取入於氮化鎵系半導體之碳濃度高時，容易出現安定之c 面刻面。藉由降低氮化鎵系半導體之碳濃度，可避免於氮 化鎵系半導體發生刻面。其中’從此處所謂碳濃度，將氮 化鎵系半導體在成長後形成於表面之污染（contaInination) 除外。 關於本發明之一態樣之ΙΠ族氮化物半導體元件可進一步 包含另外的第2導電型氮化鎵系半導體層。前述第2導電型 氮化鎵系半導體層之帶隙係大於前述另外的第2導電型氣 化鎵系半導體層之帶隙；前述第2導電型氮化鎵系半導體 層之氧濃度係大於前述活性層之氧濃度；前述第2導電型 氮化鎵系半導體層係設置於前述另外的第2導電型氮化嫁 系半導體層與前述活性層之間；前述第2導電型氮化鎵系 半導體層係與前述另外的第2導電型氮化鎵系半導體層形 成接合。 若依據該III族氮化物半導體元件，由於第2導電型氣化 鎵系半導體層之氧濃度大於活性層之氧濃度，因此第2導 電型氮化鎵系半導體層與另外的第2導電型氮化録系半導 體層之接合面變得平坦，因此減低該界面之散射損失。 關於本發明之一態樣之III族氮化物半導體元件可進一步 140225.doc 201034054 包含導光層，其係設置於前述活性層與前述第2導電型氮 化鎵系半導體層之間，且由氮化鎵系半導體所組成。前述 活性層係沿著對於前述基準平面傾斜之平面而延伸；前述 第2導電型氮化鎵系半導體層為電子區塊層。 若依據該III族氮化物半導體元件，由於在半極性面或無 極性面上，設置活性層、導光層及第2導電型氮化鎵系半 導趙層’因此該等半導體層之壓電電場比c面上之半導體 層之壓電電場小》藉由小壓電分極難以於該主面上發生載 子溢流’因此於P型半導體層添加作為施子發揮作用的 氧，可獲得平坦化的效果。因此，除包含有藉由添加氧所 造成之平坦表面型態之P型半導體層以外，亦可提供高載 子注入效率。 於本發明之III族氮化物半導體元件，前述活性層可包含 交互排列之井層及障壁層；前述井層之氧濃度可為6xlol7 cm以下。若依據該m族氮化物半導體元件，活性層之氧 濃度尚時，由於自由載子吸收所造成的光學損失增加。由 於井層之氧濃度為6xl〇ncm-3以下，因此可避免實際的光 學損失，而且可避免由於井層之結晶品質降低所造成之發 光效率降低。 於關於本發明之-態樣之⑴族氮化物半導體元件，前过 主面之法線與前述基準轴所構成之角度可為⑺度以上、 170度以下。若依據該111族氮化物半導體元件，可適者地 發揮來自非極性之助益。該非極性係表示半極性及^ 性。 140225.doc 201034054 於關於本發明之一態樣之in族氮化物半導體元件，前述 主面之法線與前述基準軸所構成之角度可為10度以上、80 度以下，或者前述主面之法線與前述基準轴所構成之角度 可為100度以上、170度以下。若依據該III族氮化物半導體 元件，可適當地發揮來自半極性或無極性之助益。 於關於本發明之一態樣之III族氮化物半導體元件，前述 主面之法線與前述基準軸所構成之角度可為63度以上、80 度以下’或者前述主面之法線與前述基準轴所構成之角度 可為100度以上、117度以下。若依據該出族氮化物半導體 元件，於夹角在上述範圍時，壓電分極特別變小。因此， 不易產生載子溢流。 本發明另外的態樣為III族氮化物半導體元件用之蟲晶晶 圓。蟲晶晶圓包含：（a)III族氮化物半導體基板，其係由 III族氮化物半導體所組成，包含有對於與延伸於該HI族氮 化物半導體之c轴方向之基準轴正交之基準平面，構成有 限角度之主面；（b)第1導電型氮化鎵系半導體層，其係具 有5X1016 cm-3以上、5xl〇u cm·3以下之氧濃度，且設置於 刖述III族氮化物半導體基板之前述主面上；（c)發光層， 其係設置於前述第1導電型氮化鎵系半導體層上；及第2 導電型氮化鎵系半導體層，其係設置於前述發光層上。前 述主面係顯示出半極性及無極性之任一方。 若依據該磊晶晶圓，第1導電型氮化鎵系半導體層設置 於半極性面或無極性面上，並且第i導電型氮化鎵系半導 體層含5x10i、m-3以上之氧時’第！導電型氮化鎵系半導 140225.doc • 11 - 201034054 體層之表面型態變得平坦。可於發光層設置良好表面型態 之第1導電型氮化鎵系半導體層上。而且，第i導電型氮化 鎵系半導體層之表面亦顯示出非極性。第1導電型氮化鎵 系半導體層含氧超過5xl〇18cm-3以下之範圍時，第1導電 型氮化鎵系半導體層之結晶品質變得不良好。 關於本發明另外的態樣之磊晶晶圓可進一步包含另外的 第2導電型氮化鎵系半導體層。前述第2導電型氮化鎵系半 導體層之帶隙係大於前述另外的第2導電型氮化鎵系半導 體層之帶隙；前述第2導電型氮化鎵系半導體層之氧濃度 _ 係大於前述發光層之氧濃度；前述第2導電型氮化鎵系半 導體層係設置於前述另外的第2導電型氮化鎵系半導體層 與前述發光層之間；前述第2導電型氮化鎵系半導體層係 與前述另外的第2導電型氮化鎵系半導體層形成接合。 若依據該磊晶晶圓，由於第2導電型氮化鎵系半導體層 之帶隙係大於另外的第2導電型氮化鎵系半導體層之帶 隙，並且第2導電型氮化鎵系半導體層設置於另外的第2導 電型氮化嫁系半導體層與發光層之間，因此第2導電型氣 _ 化鎵系半導體層係作為電子區塊層而發揮作用，而且另外 的第2導電型氮化鎵系半導體層係作為披覆層而發揮作 用。由於第2導電型氮化鎵系半導體層之氧濃度大於發光 、 層之氧濃度，因此第2導電型氮化鎵系半導體層與另外的 第2導電型氮化嫁系半導體層之接合之平坦性優良β藉由 該平坦性’減低由於第2導電型氮化鎵系半導體層與另外 的第2導電型氮化鎵系半導體層之界面所造成之光散射。 140225.doc 201034054 於關於本發明另外的態樣之蟲晶晶圓，前述第2導電型 氮化鎵系半導體層之氧濃度為5xl〇16 cm·3以上，前述第2 導電型氮化鎵系半導體層之氧濃度為5xl〇i8 cm·3以下。前 述第2導電型氮化鎵系半導體層為電子區塊層；前述發光 層包含活性層，其係包含有交互排列之井層及障壁層；前 述發光層進一步包含導光層，其係由氮化鎵系半導體所組 成；該導光層係設置於前述活性層與前述第2導電型氮化 鎵系半導體層之間；前述發光層之前述導光層係沿著對於 前述基準平面傾斜之平面而延伸。而且，於關於本發明另 外的態樣之蟲晶晶圓’前述第2導電型氮化鎵系半導體層 之氧濃度可為lxl017cm_3以上。 右·依據該蟲晶晶圓，由於在半極性面或無極性面上，設 置活性層、導光層及第2導電型氮化鎵系半導體層，因此 該等半導體層之壓電電場比c面上之半導體層之壓電電場 小。從載子補償的觀點來看，於P型半導體層，以不添加 施子雜質之氧為佳，但由於來自半極性面或無極性面之小 壓電分極，故於本基板主面會減低載子溢流。因此，雖然 第2導電型氮化鎵系半導體層之氧濃度為5xl〇16 cm-3以 上、5xl〇ucm_3以下，但可避免載子注入效率降低。 於關於本發明另外的態樣之磊晶晶圓，前述主面之法線 與前述基準軸所構成之角度可為1〇度以上、8〇度以下，或 者前述主面之法線與前述基準軸所構成之角度可為1〇〇度 以上、170度以下。或者，於關於本發明另外的態樣之磊 曰曰曰晶圓’前述主面之法線與前述基準轴所構成之角度係對 140225.doc -13· 201034054 於前述基準平面，可為63度以上、80度以下，或者前述主 面之法線與前述基準轴所構成之角度係對於前述基準平 面，可為100度以上、117度以下》 本發明進一步另外的態樣為III族氮化物半導體元件之製 作方法。該方法包含以下步驟：（a)準備由ΠΙ族氮化物半 導體所組成，且包含有主面之III族氮化物半導體基板之步 驟；（b)將III族原料及氮原料供給至成長爐，於前述m族 氮化物半導體基板之前述主面上，成長具有5xl〇!6 cm-3以 上、5xl〇i8 cm_3以下之氧濃度之第丄導電型氮化鎵系半導 ❹ 體層之步驟；（c)將ΠΙ族原料及氮原料供給至前述成長 爐’於前述第1導電型氮化鎵系半導體層上，成長發光層 之步驟；及（d)將III族原料及氮原料供給至前述成長爐’ 於前述發光層上’成長第2導電型氮化鎵系半導體層之步 驟。則述主面係顯示出半極性及無極性之任一方；前述第 1導電型氮化鎵系半導體層之氧係提供作為前述m族原料 及别述氮原料之至少任一原料所含之雜質；前述m族氮化 物半導體基板之前述主面係對於與延伸於該m族氮化物半 ® 導體之c軸方向之基準轴正交之基準平面，構成有限角 度。 右依據該方法，於半極性面或無極性面上成長之氮化鎵 系半導體層含5xl〇16 cm_3以上之氧時，該氮化鎵系半導體 層之表面型態變得平坦。因此，於第丨導電型氮化鎵系半 導體層之表面不會出現0面，氮化鎵系半導體層之表面亦 顯示出與基板主面相應之極性。於半極性面上成長之氮化 140225.doc •14- 201034054 錄系半導體層含氧超過5xl〇'm-3以下之範圍時化 鎵系半導體層之結晶品質變得不良好。於良好表面型態之 第1導電型氮化料半導體層上，可進行發光層之成I 而且’氮化鎵系半導體廣含lxl〇17cm_3以上之氧時，該氮 化鎵系半導體層之表面型態變得更平坦。 於關於本發明之方法，前述氮原料包含氨；前述氣原料 包含$作為雜質。前述發光層之氧濃度為5xi〇16em·3以
上别述發光層之氧濃度為5><1〇丨8 cm·3以下；前述第2導 電型氮化鎵系半導體層之氧濃度為5χ1〇ιβ em·3以上，前述 第2導電型氮化鎵系半導體層之氧濃度為5xi〇is cm」以 下。前述第2導電型氮化鎵系半導體層之氧漠度宜大於前 述發光層之氧濃度。 若依據該H於主面上進行含氧之氮化鎵系半導體之 成長時’可抑制與該主面之極性的方向不合之特定刻面的 面在成長中出ί見。因此’表面型態變得平坦。而且，於關 於本發明之方法，前述發光層之氧濃度可為HO” cm·3以 j。進一步而言’於關於本發明之方法，前述發光層之氧 /辰度可為5x10 8 em_3以下’前述第2導電型氮化鎵系半導 體層之氧濃度可為IxH)” em.3以上。若依據該方法，表面 型態進一步變得平坦。 於關於本發明之方法，前述第2導電型氮化鎵系半導體 層之成長溫度宜低於前述第丨導電型氮化鎵系半導體層之 成長溫度。若依據該方法，由於降低第2導電型氮化鎵系 半導體層之成長溫度，因此減低對發光層之熱應力。 140225.doc 201034054 於關於本發明之方法，前述發光層可包含InAlGaN層。 於InA1GaN層，可藉由鋁組成來調整氧濃度，可藉由In組 成之調整來獲得適當的帶隙。或者，於關於本發明之方 法’前述發光層可包含InGaN層。 於關於本發明之方法，可使用水分含有量500 ppb〇/〇以下 之氨作為前述氮原料。而且，於關於本發明之方法，可使 用水分含有量50 ppb%以下之氨作為前述氮原料。進一步 可使用水分含有量1 ppb%以下之氨作為前述氮原料。 於關於本發明之方法，於使用設置於前述氮原料之原料 源與前述成長爐之間之精製裝置，調整前述氮原料之水分 濃度後，可將前述氮原料供給至前述成長爐；前述氮原料 可由氨所組成。於關於該發明之方法，前述氮原料之前述 水刀濃度可為1 ppb%以下。藉由調整氮原料中之水分濃 度，可控制半導體層中之氧濃度。同樣為了控制半導體層 中之氧濃度，亦可調整ΙΠ族原料中之水分濃度。 本發明之上述目的及其他目的、特徵、以及優點將從參 考附圖而進展之本發明較佳實施型態之以下詳細記述，更 容易地闡明。 (發明之效果） 如以上所說明’若依據本發明之一態樣，可提供包含具 有良好表面型態之氮化鎵系半導體膜之ΙΠ族氮化物半導體 元件《而且，若依據本發明另外的態樣，可提供該ΙΠ族氮 化物半導體元件之製作方法。進一步若依據本發明進一步 另外的態樣’可提供一種包含具有良好表面型態之氮化鎵 140225.doc -16· 201034054 系半導體膜之磊晶基板。 【實施方式】 本發明之酌見係藉由參考作為例示所表示之附圖，並考 慮以下之詳細記述而可容易理解。接下來，一面參考附 圖，一面說明關於本發明之III族氮化物半導體元件、磊晶 基板、以及製作磊晶基板及III族氮化物半導體元件之方法 之實施型態。於可能的情況下，於同一部分附上同一符 號。於接下來的說明中’說明半導體光元件作為半導體元 件之一例。 圖1係概略地表示關於本實施型態之III族氮化物半導體 光元件之圖式。圖1所示之III族氮化物半導體光元件包含 有可適用於例如發光二極體之構造^ III族氮化物半導體光 元件11a包含ΠΙ族氮化物半導體支持體13、氮化鎵系半導 體區域15、活性層17及氮化鎵系半導體區域19。III族氮化 物半導體支持體13係由例如GaN、InGaN、AlGaN該類III 族氮化物半導體所組成。III族氮化物半導體支持體13包含 主面13a及背面13b。III族氮化物半導體支持體13之主面 13a顯示出非極性。該非極性表示半極性及無極性之任一 者。 ΙΠ族氮化物半導體支持體13包含有無極性之主面13a 時’主面13a可為III族氮化物半導體之a面、m面，或者可 為藉由關於圍繞c軸之旋轉而從a面或m面傾斜之面。III族 氮化物半導體支持體包含有半極性之主面i3a時，III族 氮化物半導體支持體13之主面13a顯示出對於與基準轴Cx 140225.doc -17- 201034054 正父之基準平®Sc傾斜之半極性，基準轴&延伸於出族氮 化物半導體之C軸方向。 基準平面^表示例如代表性之C面。基準平面Sc係與C軸
向量VC正父’於主面13&表示有法線向量VN。C轴向量VC 係對於法線向量VN構成_声A夕&许 ^ ^ 傅战月度Aoff之角度。該角度A〇ff係稱 為對於c面之失角。若參考圖i，其表示有表示出族氮化物 半導體之’、方as系之結晶轴a轴、m轴及^轴之結晶座標系 統CR，，、方晶中之⑼標示為「（麵；標示為「_· 1)」之面方位係對於（〇〇〇1)面面向相反方向。而且，正交❹ 座標系統S係表示幾何座標軸X、γ、z。傾斜的方向可為 例如a軸或m軸。氮化鎵系半導體區域15、活性層丨7及氮化 鎵系半導體區域19係於非極性主面上，沿著轴^排列。主 面13a之法線向量乂]^與基準軸(：^所構成的角度可對於基準 平面Sc為1〇度以上、17〇度以下。 氮化鎵系半導體區域15設置於主面13a上。氮化鎵系半 導體區域15具有5x10丨6 cm_3以上、5xl〇i8 cm-3以下之氧濃 度。氧濃度可藉由例如原料中之雜質濃度、基板之夾角、參 成長溫度、混晶組成等來控制。而且，氮化鎵系半導體區 域15之氧濃度進一步宜為lxl〇n cm-3以上。氮化鎵系半導 艎區域15可包含1層或複數層氮化鎵系半導體層。於本實 施例，氮化鎵系半導體區域15係由第1導電型氮化鎵系半 導趙層21及氮化鎵系半導體層23所組成。氮化鎵系半導體 層21為例如n型半導體層’氮化鎵系半導體層23可為例如 緩衝層。第1導電型氮化鎵系半導體層21係由例如η型氮化 140225.doc -18- 201034054 鎵系半導體所組成，於η型氮化鎵系半導體添加有例如矽 該類之η型摻雜物^ η型氮化鎵系半導體可由例如GaN、 AlGaN、InGaN、InAlGaN等所組成。氮化鎵系半導體層23 係由例如無摻雜氮化鎵系半導體所組成。氮化鎵系半導體 可由例如InGaN、InAlGaN、GaN等所組成。氮化鎵系半導 體層2；3具有5x1 〇16 cm-3以上之氧濃度時，接下來於氮化鎵 系半導體層2 3之主面上成長之活性層丨7之結晶品質變得良 好。而且’氮化鎵系半導體層23與成長於該半導體層之主 面上之氮化鎵系半導體之界面變得良好。而且，氮化鎵系 半導體層23具有lxl〇17 cm-3以上之氧濃度時，接下來於氮 化鎵系半導體層23之主面上成長之活性層丨7之結晶品質進 一步變得良好。 而且’氣化鎵系半導體區域19可包含1層或複數層氮化 鎵系半導體層，於本實施例，氮化鎵系半導體區域19係由 氮化鎵系半導體層25及第2導電型氮化鎵系半導體層27所 組成。氮化鎵系半導體層25可由例如無摻雜或p型氮化鎵 系半導體所組成。第2導電型氮化鎵系半導體層27係由例 如P型氮化鎵系半導體所組成，於p型氮化鎵系半導體添加 有例如鎂該類之P型摻雜物。P型氮化鎵系半導體可由例如
GaN、AlGaN、InAlGaN、InGaN等所組成。第2導電型氮 化鎵系半導體層25可為例如電子區塊層，氮化鎵系半導體 層27可為例如p型接觸層。於氮化鎵系半導體層21與氮化 嫁系半導體層27之間設置有活性層丨7。活性層丨7設置於氮 化鎵系半導體區域15上，氮化鎵系半導體區域19設置於活 140225.doc 201034054 性層17上。 右依據该III族氣化物半導體光元件11a，氣化鎵系半導 體區域15設置於主面13a上，並且氮化鎵系半導體區域15 含5><1016 Cm·3以上之氧時，氮化鎵系半導體區域15之主面 13a之表面型態變得平坦。而且，氮化鎵系半導體區域15 含1χ10 cm 3以上之氧時，主面13a之表面型態進一步變 得平坦。因此’於氮化鎵系半導體區域15之表面l5a不會 出現c面刻面，氮化鎵系半導體區域15之表面15a全體顯示 出與基板主面13a之極性特性（半極性、無極性）相應之極性 特性。氮化鎵系半導體區域15含氧超過5xl〇18 以下之 範圍時，氮化鎵系半導體區域15之結晶品質變得不良好。 於上述氧濃度之範圍，可於良好表面型態之氮化鎵系半導 體區域15上設置活性層17。因此，氮化鎵系半導體區域。 與活性層17之界面3 1 a變得平坦。 據判添加氧係使非c面之生成安定化。因此，於對主面 上之氮化料半導體區域15之成長中，可—面保持成長击
之非極性（半極性及無極性之任一者），一面進行結晶居 長一σ果，表面型態變得良好。作為氧的供給源，不裝 意排除作為摻雜物而添加’但藉由管理原料氣體所含之菊 質量，可利用原料氣體之雜質。藉由控制取人於半極性s 或無極性面之氧量，可使作為活性層Η之底層的氮化嫁秀 半導體區域之表面型態平坦。 ， 活性層17含5xl〇“ -3
Cm以上之氧時，活性層17之表面 I變得平坦。活性層17含 18 ^ 3 10 3以下之氧時，活性 U0225.doc •20· 201034054 17之結晶品質良好。藉由活性層17表面之平坦性提升，可 於發光二極體減低發光不平均。而且，活性層17含lx 1017 cm-3以上之氧時，活性層17之表面型態進一步變得平坦。 藉由該平坦性更加提升，可於發光二極體進一步減低發光 不平均。 • III族氮化物半導體光元件11a之活性層17可包含有量子 井構造29，其係包含交互排列之井層29a及障壁層29b。井 層 29a 可由例如 GaN、AlGaN、InGaN、InAlGaN 等所組 • 成，障壁層 29b可由例如 GaN、AlGaN、InGaN、InAlGaN 等所組成。活性層17之井層29a之氧濃度可為6x 107 cm·3以 下。井層29a之氧濃度高時，由自由載子吸收所造成之光 學損失增加。由於井層29a之氧濃度為6xl07 cm_3以下，因 此可避免光學損失，而且可避免由於井層29a之結晶品質 降低所造成之發光效率降低。而且，障壁層29b之氧濃度 為井層29a之氧濃度以上時，障壁層29b之表面型態變得良 好。可於良好表面型態之障壁層29b上成長井層29a。 活性層17可包含InAlGaN層，該InAlGaN層係作為井層 29a及/或障壁層29b使用。於InAlGaN層，可藉由鋁組成來 • 調整氧濃度，可藉由調整In組成來獲得適當的帶隙。或 . 者，活性層17可包含InGaN層，該InGaN層係作為井層29a 及/或障壁層29b使用。於InGaN層容易調整帶隙，氧濃度 之調整係藉由原料之雜質濃度或成長溫度該類成長條件來 進行。 活性層17之氧濃度為5xl016 cm·3以上時，接下來於活性 140225.doc •21 - 201034054 層17之主面上成長之第2導電型氮化鎵系半導體層25，27之 結晶品質變得良好。而且，活性層17與在該半導體層之主 面上成長之氮化鎵系半導體之界面變得平坦。進一步而 。，活性層17之氧濃度為lxi〇17cm_3以上時，第2導電型 氮化鎵系半導體層25，27之結晶品質及上述界面平坦性進 一步變得優良。 參 氮化鎵系半導體層25含5xl〇i6 cm·3以上之氧時氮化鎵 系半導體層25之表面型態變得平坦。而且，氮化鎵系 體層25含lx10i7 cm-3以上之氧時’氮化鎵系半導體層之 表面型態進一步變得平坦。氮化鎵系半導體層乃之氧濃度 可為5XW cm-3以下。超過5xl〇18 cm_3之氧濃度可能使氣 化鎵系半導體層25之結晶品質降低。 而且，氮化鎵系半導體層2*7含5x1〇16cm-3以上之氧時， 氮化鎵系半導體層27之表面型態變得平坦H，氣化錄 系半導體層27含lxl0”cm-3以上之氧_，氮化鎵系半導體 層27之表面型態進一步變得平坦。氮化鎵系半導體層”之 氧濃度可為5x10丨8 cm-3以下。超過5叶〇丨8心3之氧濃度可 能使氮化料半導體層27之結晶品質降低。氮化鎵系半導 體層25之氧，農度大於氮化鎵系半導體層之氧濃 化鎵系半導㈣25之表面型態變得平坦，因此形成於其上 之氮化鎵系半導體層27之結晶品質變得優良。氮化嫁系半 導趙層25之氧濃度小於氮化鎵系半導體層27之氧濃产時 =錄系半導想層25’減低由氧所造成的p型電;補償 的影響’載子注入效率變得優良。 140225.doc -22- 201034054 於設置於半極性面或無極性面上之氮化鎵系半導體，取 入於氮化鎵系半導體之碳濃度高時，容易出現安定的c面 刻面。藉由降低氮化鎵系半導體之碳濃度，可避免於氮化 鎵系半導體發生刻面。因此，氮化鎵系半導體層2丨，23之 碳濃度宜為5x1018 cm·3以下。氮化鎵系半導體層25，27之 碳濃度可為5x1018 cm·3以下，活性層17之碳濃度可為 5xl〇u cm 3以下。碳係從例如有機金屬原料供給。碳濃度 可藉由原料中之雜質濃度、用以摻雜碳之原料氣體、基板 之夾角、成長溫度、成長壓力等來控制。 若依據該III族氮化物半導體光元件丨丨a，氫化鎵系半導 體層（例如電子區塊層）25之帶隙係大於氮化鎵系半導體層 (例如p型接觸層）27之帶隙，而且氮化鎵系半導體層25係設 置於氮化鎵系半導體層27與活性層17之間。氮化鎵系半導 體層25係與氮化鎵系半導體層27形成接合3lb。由於氮化 鎵系半導體層25之氧濃度係大於活性層17之氧濃度，因此 接合面31b變得平坦。 於III族氮化物半導體光元件lla，在氮化鎵系半導體層 27上設置有第1電極（例如陽極）33。由於氮化鎵系半導體層 25設置於平坦的接合面31a上，故氮化鎵系半導體層25具 有良好結晶品質。因此，提供良好接觸特性。 於腿氮化物半導體光元件lu，主面…之角度A。汀係 對於基準平面Sc，可為10度以上、8〇度以下。主面13&之 角度係對於基準平面以，可為1〇〇度以上、度以 下。若依據該in族氮化物半導體光元件Ua，會適當發揮 140225.doc -23· 201034054 來自半極性之助益。於支持基板13之背面13b上設置有第2 電極（例如陰極）35。而且，於ΙΠ族氮化物半導體光元件 11a ’主面13a可為無極性面。若依據該ΠΙ族氮化物半導體 光元件11a’會適當發揮來自無極性之助益。 於111族氮化物半導體光元件11a，若依據該III族氮化物 半導體光元件11a’由於在主面13a上設置活性層17及氮化 鎵系半導體層27’因此該等半導體層之壓電電場比^面上 之半導體層之壓電電場小。由於氧係作為施子發揮作用， 因此宜不添加於p型半導體層，但藉由添加適當範圍之 參 氧’以提供良好接觸特性。 於III族氮化物半導體光元件11 a，傾斜的角度A。^係對於 基準平面Sc，可為63度以上、80度以下。而且，角度A〇ff 係對於基準平面Sc，可為1〇〇度以上、117度以下。若依據 該in族氮化物半導體光元件113，於爽角在上述範圍時， 壓電分極特別變小。 圖2係概略地表示關於本實施型態之ΠΙ族氮化物半導體 光件之圖式。圖2所示之ΠΙ族氮化物半導體光元件包含 ® 有可適用於例如半導鳢雷射之構造β ΠΙ族氮化物半導體光 几件Ub包含in族氮化物半導體支持體13、氮化鎵系半導 體區域15、發光層37及氮化鎵系半導體區域19。於本實施 例，發光層37可包含活性層17、與第1及第2導光層39， 41。活性層17設置於第1導光層39與第2導光層4丨之間。導 光層39, 41係由氮化鎵系半導體所組成，該氮化鎵系半導 體可為例如無摻雜。 140225.doc •24· 201034054 若依據該III族氮化物半導體光元件1113，由於在半極性 面或無極性面上設置活性層17、導光層39，41及氮化鎵系 半導體層19，因此該等半導體層之壓電電場係如圖3(勾部 及圖3(b)部所示，比〇面上之半導體層之壓電電場小。由於 氧係作為施子發揮作用，因此宜不添加於p型半導體層， 但藉由小壓電分極，於半極性面或無極性面上不易發生載 子溢流°因此’氧濃度雖偏高’但會抑制載子注入效率降 低。 第1及第2導光層39，41之各個係根據既已說明之理由， 宜具有5xl〇16 cm·3以上之氧濃度。第】及第2導光層39，41 之各個係根據既已說明之理由，宜為5xl〇i8cm_3以下之氧 濃度。 氮化鎵系半導體區域19係除氮化鎵系半導體層25，27以 外’還可更加包含另外的第2導電型氮化鎵系半導體層 43。氮化鎵系半導體層43係由例如p型氮化鎵系半導體所 成’於P型氮化錄系半導體添加有例如鎂該類之p型捧雜 物° P型氮化鎵系半導體可由例如GaN、AlGaN、InAlGaN 等所組成。氮化鎵系半導體層43可為例如p型披覆層β 氮化鎵系半導體區域15可包含氮化鎵系半導體層45。氮 化鎵系半導體層45可由例如η型氮化鎵系半導體所組成， 於η型氮化鎵系半導體添加有例如碎該類之η型摻雜物。η 型氮化鎵系半導體可由例如GaN、AlGaN、InAlGaN等所 組成。氮化鎵系半導體層45可為例如η型彼覆層。 於氮化鎵系半導體層（例如η型披覆層）45與氮化鎵系半 140225.doc -25- 201034054 導艎層（例如p型披覆層）43之間，設置有發光層37。氮化鎵 系半導體層45及氮化鎵系半導體層43之折射率係小於導光 層39，41之折射率。氮化鎵系半導體層45及氮化鎵系半導 體層43係於發光層3 7封閉光。 氮化鎵系半導體層25之帶隙係大於氮化鎵系半導體層43 之帶隙。氮化鎵系半導體層25係與氮化鎵系半導體層43形 成接合45a。氮化鎵系半導體層25之氧濃度大於發光層37 之氧濃度時’接合面45a變得平坦，因此減低該界面45&之 散射損失。而且’發光層37係與氮化鎵系半導體區域19構 成接合45c。 而且’氮化鎵系半導體區域15係與發光層37形成接合 45b。由於氮化鎵系半導體區域15之氧濃度大於發光層37 之氧濃度’因此氮化鎵系半導髏區域15之表面型態變得良 好，而且接合45b變得平坦，因此，減低該界面45b之散射 損失。 於III族氮化物半導體光元件i i b，在氮化鎵系半導體層 27上設置有保護用之絕緣膜47。絕緣膜47包含有條狀之開 口 47a。於絕緣膜47及開口 47a上設置有第1電極（例如陽 極）49a。於支持基體13之背面13b上設置有第2電極（例如陰 極）49b。由於氮化鎵系半導體層27設置於平坦型態之氮化 鎵系半導體層43上，因此氮化鎵系半導體層27具有良好結 晶品質，提供良好接觸特性，氮化鎵系半導體層43係與氮 化鎵系半導體層27形成接合45d。該接合面45d平坦。 於in族氮化物半導體光元件llb，傾斜的角度係對於 140225.doc -26 - 201034054 基準平面Sc為63度以上、80度以下及100度以上、117度以 下之範圍時，不易產生載子溢流。 該ΠΙ族氮化物半導體光元件llb係包含有例如增益導引 型雷射二極體之構造。ΙΠ族氮化物半導體光元件1115可包 含有1對端面50a，50b。端面50a, 50b係為了形成共振器而 宜為劈開面。藉由III族氮化物半導體光元件11b所產生之 雷射光L係從端面50a, 50b之一方射出。 接著，說明磊晶基板及III族氮化物半導體光元件之製作 方法。圖4〜圖7係表示上述製作方法之主要步驟之生產物 之圖式。 藉由有機金屬汽相成長法製作發光元件之磊晶構造。於 原料使用三甲基鎵（TMG)、三甲基鋁（TMA)、三甲基銦 (TMI)、氨（NH3)。作為摻雜物氣體係使用矽烷（siH4)及雙 双環茂二烯合鎂（CPsMg) ^於接下來的說明中，作為包含 有例如半極性主面之III族氮化物半導體基板，可使用六方 晶系半極性氮化鎵基板。而且，作為具有例如無極性主面 之m族氮化物半導體基板’可使用六方晶系無極性氮化鎵 基板。於以下說明中，作為η型摻雜物之氧係提供作為m 族原料及氮原料之至少任一原料所含之雜質。於接下來的 說明中，一面參考六方晶系半極性氮化鎵基板一面說明。 於步驟S101，如圖4(a)部所示，準備氮化鎵基板。氮化 鎵基板之主面係從c面，以10〜8〇度之角度往瓜面方向或a面 方向傾斜。氮化鎵基板之主面面積為例如25平方釐米以 上，該尺寸相當於例如5釐米見方。氮化鎵基板51之主面 140225.doc -27- 201034054 51a之尺寸宜為例如2英吋以上。於反應爐1〇内設置GaN基 板51後，於步驟51〇2，如圖4(b)部所示，使用成長爐⑺進 行GaN基板51之熱清洗。於攝氏1〇5〇度之溫度下一面於 成長爐10流入包含NH3及H2之氣體G0, 一面進行1〇分鐘之 熱處理。 於步驟S103，如圖4(c)部所示，將包含⑴族原料及氮原 料之原料氣體G1供給至成長爐1〇，於GaN基板51之主面 51a上，將n型之氮化鎵系半導體區域53予以磊晶地成長。 原料氣體G1包含例*TMG、ΤΜΑ、Μ%、SiH4。作為氮化_ 鎵系半導體區域53，則列如攝氏1〇5〇度之溫度成長Si換雜 AlGaN披覆&。該編_之厚度為例如2 _。氮化嫁系 半導體區域53之氧濃度為例如5χ1016 cm·3以上、5xlOu cm-3 以下之範圍。若依據該方法，於半極性面上進行含氧之氮 化鎵系半導體之成長時，會抑制與半極性面不合之特定刻 面的面在成長中出現。因此，表面型態變得平坦。於接下 來的成長中，藉由添加氧亦可抑制特定刻面的面在成長中 出現。而且，氮化鎵系半導體區域53之碳濃度為φ cm·3以下時，可避免於氮化鎵系半導體發生刻面。而且， 氮化鎵系半導體區域53之氧濃度為例如lxio” cm·3以上 時，提供更平坦的表面型態及刻面的面的抑制。 接著’將基板溫度降至攝氏840度後，於步驟81〇4，如 圖5(a)部所示，將包含m族原料及氮原料之原料氣體〇2供 給至成長爐10，將無摻雜111(5以導光層55a予以磊晶地成 長。原料氣體G2包含例如TMG、TMI、NH3。inGaN導光 140225，doc -28- 201034054 層55a之氧濃度為例如5χΐ〇16 cm-3以上、5χΐ〇丨8 cm-3以下之 範圍。InGaN導光層55a之厚度為1〇〇 nm。而且，InGaN* 光層55a之氧濃度宜為例如ixl〇i7cm-3以上。 接下來’成長包含有量子井構造之活性層。該活性層之 平均氧濃度為5><1016 cm 3以上，活性層之平均氧濃度為 . 5x1018 cm_3以下。而且，該平均氧濃度可為ixi〇i7 以 . 上。於步驟8105，如圖5(b)部所示，將包含m族原料及氮 原料之原料氣體G3供給至成長爐10,以攝氏84〇度之基板 籲 胤度，於InGaN導光層55a上成長GaN障壁層57。原料氣體 G2包含例如TMG、Nh3。該Ga]S^ 57之厚度為例如15 nm ° 此後，將基板溫度降至攝氏790度後，於步驟3106，如 圖5(c)部所不，將包含m族原料及氣原料之原料氣體〇4供 給至成長爐10，於GaN障壁層57上，將無摻雜InGaN井層 59予以蟲bB地成長。原料氣體包含例如tmg、TMI、 φ NH3。InGaN井層59之氧濃度宜為例如6x10”em-3以下。井 層59之厚度為例如3 nm ° 其後，將基板溫度升至攝氏840度後，成長厚度15 nm2 * ⑽障壁層57。於必要的情況下，重複障壁層57之成長及 -井層59之成長。進一步於步驟sl〇7’以攝氏84〇度之基板 溫度，將包含ΙΠ族原料及氮原料之原料氣體⑺供給至成 長爐10，與導光層55a同樣地將無摻雜InGaN導光層55b予 以磊晶地成長，如圖6(a)部所示，製作活性層61及發光層 63。發光層63之碳濃度為5xl〇18cm.3以下時，可避免於氮 140225.doc •29· 201034054 化鎵系半導體發生刻面。 接著，將III族原料及氮原料供給至前述成長爐，於發光 層63上成長第2導電型氮化鎵系半導體區域。因此，於步 驟S108，將基板溫度上升至攝氏1〇〇〇度後，將包含III族原 料及氮原料之原料氣體G6導入至成長爐10,如圖6(b)部所 示’於發光層63上，將電子區塊層65予以磊晶地成長。原 料氣體G6包含例如TMG、TMA、NH3、CP2Mg。電子區塊 層65之厚度為例如20 nm。 接著，於步驟S109 ’將包含III族原料及氮原料之原料氣 鬱 體G7導入至成長爐1〇’如圖7(a)部所示，於電子區塊層65 上’將P型披覆層67予以磊晶地成長。原料氣體G7包含例 如TMG、TMA、NH3、CP2Mg。P型披覆層67之厚度為例如 400 nm 〇 接下來，於步驟S110，將包含in族原料及氮原料之原料 氣體G8導入至成長爐10，如圖7(b)部所示，於p型披覆層 7上將P型接觸層69予以遙晶地成長。原料氣體Gg包含 例如TMG、NH3、CPaMg。p型接觸層69之厚度為例如5〇 Θ nm « 氮化鎵系半導體層65, 67, 69之氧濃度為5xi〇u 以 上，氮化鎵系半導體層65, 67, 69之氧濃度為5xi〇Uem_3以 下。而且’氧濃度可為IxlG17 以上。氮化鎵系半導體 層65,67,69之氧濃度宜大於發光層63之氧濃度。而且，氮 化鎵系半導體區域7〇之碳濃度為5xl〇18 em.3以下時，可避 免於氮化鎵系半導體發生刻面。 U0225.doc -30- 201034054
於此，說明關於發光層及n型氮化鎵系半導體層之型態 及氧摻雜。InGaN井層之成長溫度低，原子不易遷移，因 此傾向成長為島狀。另一方面，㈣㈣、A1GaN該類之氮 化銶系半導體之成長溫度高，因此容易獲得階梯流動成 長。藉由氧摻雜而型態平坦化之效果，係與上述島狀、階 梯流動成長該類之成長模式不^藉由氧的摻雜，半極性 面會安定化。例如於氮化鎵之結晶成長中，據判c面為安 疋的面於對半極性面上之氮化鎵的結晶成長，作為刻面 的面谷易生成C面。C面的生成係於半極性面上之磊晶成長 中’使型態惡化。藉由氧的摻雜，於半極性面上之磊晶成 長中，可抑制使型態惡化之刻面的面生成。 將基板溫度降溫至室溫後，從成長爐取出磊晶基板 EP1。磊晶基板EP1包含ΙΠ族氮化物半導體基板51、第1導 電型氮化鎵系半導體區域53、發光層63及第2導電型氮化 鎵系半導體區域70。若依據該磊晶基板Ερι，氮化鎵系半 導體區域53, 70含5xl〇16 cm-3以上之氧時，氮化鎵系半導 體區域53, 70之表面型態變得平坦。因此，於氮化鎵系半 導體區域53，70之表面不會出現。面，氮化鎵系半導體區域 53, 70之表面亦顯示出半極性。氮化鎵系半導體區域53, 7〇 含1χ1〇17 cm 3以上之氧時，上述技術性助益變得優良。氮 化鎵系半導體區域53，7〇含氧超過5><1〇18 cm·3以下之範圍 時，氮化鎵系半導體區域53，7〇之結晶品質變得不良好。 可於良好表面型態之氮化鎵系半導體區域53上設置發光層 63 ° 140225.doc 201034054 於蟲晶基板EP1之p型氮化鎵系半導體區域7〇上，形成陽 極電極，於p型接觸層69構成電性連接，並且因應需要研 磨基板51之背面51b後，於研磨背面形成陰極電極。該等 電極係藉由例如蒸鍵來製作。 η型氮化鎵系半導體區域53之氧濃度大於發光層63&p型 氮化鎵系半導體區域70之氧濃度時，於發光元件之磊晶膜 疊層中，半導體£域53最厚，因此對型態改善之助益大。 由於氧為η型摻雜物，因此不會由於添加氧而產生載子補 償。發光層63之氧濃度低時，發光層63之發光效率提升。 由於氧濃度為η型摻雜物，因此ρ型氮化鎵系半導體區域7〇 之氧濃度低時，由於添加氧所造成之載子補償之影響小。 發光層63之氧濃度大於ρ型氮化鎵系半導體區域7〇之氧 濃度時，發光層63之型態改善有助於ρ型氮化鎵系半導體 區域70之結晶品質改善。ρ型氮化鎵系半導體區域7〇之氧 濃度低時，載子濃度大。 Ρ型氮化鎵系半導體區域70之氧濃度小於發光層63之氧 濃度時，由於添加鎂（Mg)，容易損及平坦性，但藉由添加 氧，可改善該半導體區域70之平坦性。發光層63之氧濃度 低時，發光層63之發光效率變得良好。降低p型氮化鎵系 半導體區域70之成長溫度，提高該半導體區域7〇之氧濃度 時’對發光層63之熱應力減低。 P型氮化鎵系半導體區域70之氧濃度大於n型氮化鎵系半 導體區域53時，藉由添加氧，可改善該半導體區域7〇之平 坦性。藉由ρ型氮化鎵系半導體區域7〇之八丨增加來提高氧 140225.doc •32- 201034054 濃度時，雷射二極體之光封閉性提升。降低p型氮化鎵系 半導體區域70之成長溫度，提高該半導體區域7〇之氧濃度 時，對發光層63之熱應力減低。 (實施例1) 製作雷射二極體LD1。準備包含有往m軸方向，以75度 之角度θι傾斜之半極性主面之GaN基板71。該半極性主面 相當於（20-21)面。於成長爐配置GaN基板71後，將氨 (NH3)及氫（H2)供給至成長爐，於攝氏1〇5〇度之氣氛中保持 GaN基板71。保持時間為10分鐘。於該預處理（熱清洗） 後’將原料氣體供給至成長爐，製作以下雷射構造。首 先’以攝氏1050度成長11型八1()()4(^()96：^披覆層72。降低基 板溫度至攝氏840度後，成長in() G3Ga() 97n導光層73a。於 Ino.osGao.MN導光層73a上成長量子井活性層74。進一步將 基板溫度設成攝氏840度，於該活性層74上成長 In0.G3Ga().97N導光層73b。將基板溫度上升至攝氏1〇〇〇度 後’成長 Al〇.12Ga〇.88N 電子區塊層 78、p型 Al〇.〇6Ga〇.94N披 覆層75及p型GaN接觸層76。該雷射構造之發光波長在45〇 nm帶》於該雷射構造，對表面型態影響最大者係位於GaN 基板71之正上方、且膜厚大之彼覆層。於該實施例，彼覆 層72之氧濃度為3xl〇17 cm.3。於接觸層76，中介絕緣膜77 之開口而形成陽極，並且於GaN基板71之背面71b形成陰 極’製作圖8所示之半導體雷射LD1。 以攝氏1150度之成長溫度成長η型Alo.MGao.MN披覆層， 製作半導體雷射LD0。該披覆層之氧濃度為9xl〇i6 cm·3。 140225.doc •33· 201034054 圖9(a)部係顯示半導體雷射LD1之雷射構造之p型GaN接觸 層之表面型態。圖9(b)部係半導體雷射LD0之雷射構造之p 型接觸層亦顯示表面型態。半導體雷射LD〇之雷射構造之 P型接觸層顯示出良好表面型態。於包含高氧濃度之η型 A1GaN披覆層之半導體雷射LD1，據判半極性面安定化。 依據該等雷射構造之比較，半導體雷wLD1之雷射構造顯 示出更平坦的型態。 (實施例2) 製作雷射二極體。準備包含有往m軸方向，以75度之角 度Θ2傾斜之半極性主面之GaN基板S1。該半極性主面相當 於（20-21)面。於成長爐配置GaN基板81後，將氨（Nh3)& 氫（Hz)供給至成長爐，於攝氏1〇5〇度之氣氛中保持GaN基 板81。保持時間為1 〇分鐘。於該熱清洗後，將原料氣體供 給至成長爐，製作以下雷射構造。首先，以攝氏1〇5〇度成 長η型Alo^Gao.^N披覆層82。於攝氏840度降下基板溫度 後’成長厚度100 nm之InowGao·9^導光層83a。於導光層 83a上成長量子井活性層84〇進一步將基板溫度設成攝氏 840度’於該活性層μ上成長In〇 wGa。?8ν導光層83b。將 基板溫度上升至攝氏1000度後，成長a1g 12GaQ 88N電子區 塊層85、p型Alo.Q6Gao.94N披覆層86及ρ型GaN接觸層87。該 雷射構造之發光波長在405 nm帶。 於接觸層87 ’中介絕緣膜（例如Si〇2)88之條形窗（寬度10 μηι)形成陽極89a，並且於GaN基板81之背面81a形成陰極 89b。此後，以800 μπι之間隔，於a面劈開，製作圖1〇所示 140225.doc •34- 201034054 之增益導引型半導體雷射LD2。 於該實施例，η型彼覆層之氧濃度為3 xlO17 cm·3。量子 井活性層84之氧濃度為2xl017 cm_3。p型電子區塊層85之 氧濃度為lxlO18 cm_3。p型披覆層86之氧濃度為7xl017 cm_3。 於該構造中，p層之氧濃度高於發光層。 為了比較，以相同成膜條件，於c面GaN基板上亦製作 LD構造。以相同成膜條件對c面上之成長中，對GaN系半 導體之氧的取入量不同，氧濃度在全磊晶層為lxl 〇17cm_3 φ 以下。而且，於m面進行劈開，製作包含有共振器鏡之增 益導引型半導體雷射LDC2。 該等半導體雷射LD2, LDC2施加電流2 mA，於絕對溫度 300度（300 K)及絕對溫度10度（10 K)測定電激發光（EL)。 圖11(a)部係表示於絕對溫度300度測定之EL光譜，圖11(b) 部係表示於絕對溫度10度測定之EL光譜。EL光譜 ELS(300)及ELS(10)係於實施例之半導體雷射LD2測定， EL光譜ELC (300)及ELC(10)係於比較例之半導體雷射 φ LDC2測定。比較溫度300 K及10 K之EL光譜。於溫度300 K，任一半導體雷射LD2, LDC2之EL光譜ELS(300)及 ELC(3 00)係於405 nm附近具有起因於MQW之峰值。另一 方面，於測定溫度10 K，實施例之半導體雷射LD2之EL光 ' 譜顯示出單一峰值，而於比較例之半導體雷射LDC2，除 MQW峰值以外，還具有p型半導體層之施子一受子對 (DAP)發光。此係表示比較例在電洞枯竭之低溫下，電子 往p型半導體層溢流。 於本實施例之半導體雷射LD2，雖於p型半導體層，以 140225.doc -35- 201034054 高於發光層之濃度摻雜作為施子發揮作用之氧，但顯示出 良好載子注入效率。P型半導體層之平坦性容易由於添加 Mg而受損。然而，藉由於適正範圍内添加氧，會提供表 面平坦性及載子注入效率雙方。改善p型半導體層之平扫 性、提高電子區塊層/披覆層之界面的陡峭性，係與傳搬 於半導體雷射之共振器之光的散射損失減低有關連。 (實施例3) 製作發光二極體。準備包含有往a轴方向，以度之角 度Θ3傾斜之半極性主面之GaN基板91。於成長爐配置GaN 基板91後，將氨（NH3)及氫（HO供給至成長爐，於攝氏1〇5〇 度之氣氛中保持GaN基板91。保持時間為10分鐘。於該熱 清洗後’將原料氣體供給至成長爐，製作以下發光二極體 構4。首先，以攝氏度成長厚度2 μηι之η型GaN層 92。於攝氏840度降下基板溫度後，成長In<)()4Ga()96N緩衝 層93❶於厚度1〇〇 nm2緩衝層93上成長量子井活性層94。 具體而言，以攝氏840度之基板溫度成長厚度15 nm2GaN 障壁層94a，並且以攝氏700度之基板溫度成長厚度3 nm之 InAlGaN井層94b，形成活性層94。將基板溫度上升至攝氏 1000度後，於該活性層94上，成長厚度20⑽之卩型 Al〇.i8Ga〇.82N電子區塊層95及厚度50 nm之ρ型GaN接觸層 96。於接觸層96形成陽極（Ni/Au)97及焊墊電極99a，並且 於基板91之背面91b形成陰極（Ti/Al)，製作如圖12所示之 發光二極體LED1。製作包含有不同銦組成之InA1GaN井層 之發光二極體構造》調查井層之氧濃度與光輸出之關係。 140225.doc -36- 201034054 LED構造 、In組成、A1組成、 乳濃度（cm-3)、 •光輸出 LED1 :0.18 、 0 、 2χΐ〇17、 1 LED2 :0.19 、 0.03 、 4xl〇17 > 0.85 LED3 :0.20、0.06、 lxl〇18、 0.54 為了獲得45 0 nm附近之發光波長，變更井層之In組成。 隨著井層中之氧濃度增加’發光輸出降低。此據判係氧添 加使井層之結晶品質降低。利用井層之八丨容易吸著氧或於 低溫（如In被取入於井層之溫度）所吸著之氧不易脫離，來 控制井層之氧濃度。 (實施例4) 準備包含有m面主面之GaN基板《於該GaN基板上製作 雷射二極體LD3。圖13係表示實施例4之雷射二極體之構 造之圖式。於成長爐配置GaN基板101後，將氨（NH3)及氫 (H2)供給至成長爐，於攝氏1〇5〇度之氣氛中進行熱清洗 後’與實施例1同樣於GaN基板1〇1之無極性主面101a上， 製作以下雷射構造。
Al〇.〇4Ga〇.96N披覆層 102 : η型、2 μπι ;
In〇.〇3Ga〇.97N導光層 103a :無摻雜、1〇〇 ηιη ; 活性層104 : In〇.18Ga〇_82N井層（厚度3 nm)/GaN障壁層（厚度 15 nm)；
In〇.()3Ga〇.97N導光層 103b :無摻雜、1〇〇 nm ; Α10·丨2Ga〇.88N電子區塊層 105 : p型、20 nm ;
Al〇.〇6Ga〇.94N彼覆層 106 : p型、400 nm ;
GaN接觸層 107 : p型、50 nm。 140225.doc -37- 201034054 於包含有條形窗（寬度10 μπι)之絕緣膜（例如Si〇2) 108及 接觸層107上，形成陽極i〇9a，並且於GaN基板101之背面 10lb形成陰極l〇9b。此後，藉由劈開製作增益導引型半導 體雷射LD3。 測定的結果’該雷射構造之n型Alo.o4Gao.96N披覆層102 之氧濃度為lxl 017 cm·3。此值係比比較用之LD構造之氧濃 度2xlO16 cm·3大。圖14係表示實施例4之p型接觸層1〇7及 比較例之p型接觸層之表面型態之圖式。比較圖l4(a)部所 示之p型接觸層表面與圖14(b)部所示之P型接觸層表面，實 施例4之磊晶膜之表面顯示出比較平坦之型態。另一方 面’於比較例之磊晶膜之表面，觀察到延伸於與c轴正交 之方向之許多刻面。若依據實施例4，據判即使為無極性 面’仍有來自氧的安定化效果。 (實施例5) 製作雷射一極體LD4。圖15係表示實施例5之雷射二極 趙之構造之圖式。準備包含有往m轴方向，以68度之角度 Θ4傾斜之半極性主面之GaN基板丨〗！。於成長爐配置GaN基 板後’將氨（NH3)及氫（H2)供給至成長爐，於攝氏1050 度之氣氛中保持GaN基板111。於該預處理後，將原料氣 體供給至成長爐，製作以下雷射構造。首先，以攝氏1〇5〇 度成長η型AlG.G4Ga().96N披覆層112。於攝氏840度降下基板 溫度後，成長Ino.Q3Gao.97N 導光層 113a。於 111〇.()3〇3().97]^導 光層113a上成長活性層114。進一步將基板溫度設成攝氏 840度，於該活性層1M上成長InG ()3GaG 97N導光層U3b。將 140225.doc •38· 201034054 ^板溫度上升至攝氏麵度後，成長Μ。Μ—電子區 層115 P型Al〇.〇6Ga0.94N彼覆層116及p型GaN接觸層 117。該雷射構造之發光波長在450 nm帶。 為了調整氨該類之I原料之水分浪度，於氮原料之供給 源與成長爐之間設置精製裝置。使用該精製裝置，將精製 而作為氮原料之氨供給至成長爐。使用精製裝置，作為氣 • 原料可將水分含有量5〇〇 ppb。/。以下之氨供給至成長爐。而 且，使用精製裝置，作為氮原料可使用水分含有量50 ppb /。以下之氨。進一步而言，使用精製裝置作為氮原 料可將水分含有量i ppb%以下之氨供給至成長爐。於該實 施例中，將水分濃度50 ppb%之氨作為氮原料供給至成長 爐。 · 若依據測定，p型Alo.wGaowN披覆層之氧濃度為2xl〇n cm_3。為了比較，使用水分濃度1 ppm%之氨作為氮原料。 若依據測定，該p型AlGaN層之氧濃度為8xl018cm·3。 φ 於實施例之LD構造之p型GaN接觸層117之表面，將Si〇2 膜予以成膜’此後藉由濕蝕刻形成寬度10 μιη之條形窗， 設置保護膜118。藉由蒸鍍形成由Ni/Au所組成之ρ電極 * 119a及由Ti/Au所組成之焊墊電極。於基板背面ulb，藉 - 由蒸鍍形成由Ti/Al所組成之η電極119b及由Ti/Au所組成之 焊墊電極。於比較例之LD構造，亦與本實施例同樣形成 Si〇2膜及電極。此後，以800 μιη之間隔，於a面進行劈 開，製作增益導引型雷射。 圖16係表示實施例4及比較例之雷射二極體之I-V特性之 140225.doc -39· 201034054 圖式。特性線IV1，I VC分別表示實施例5及比較例用之Ι·ν 特性。比較例之雷射二極體之驅動電壓係比實施例5之雷 射二極體之驅動電壓顯著高。此據判係由於在比較例之雷 射一極體’起因於低的氨純度’ Ρ型接觸層中之氧濃度變 高，Ρ型導電性受損。 如以上所說明，若依據本實施型態’可提供包含具有良 好表面型態之氮化鎵系半導體膜之ΙΠ族氮化物半導體光元 件。而且’若依據本實施型態，可提供該ΙΠ族氮化物半導 體光元件之製作方法。進一步而言，若依據本實施型態， 可提供包含具有良好表面型態之氮化鎵系半導體膜之磊晶 基板。 於以上說明中，一面參考半導體光元件一面說明本實施 型態，但本發明亦可作為半導體元件之一例而適用於III族 氮化物半導體電子裝置。因此，可提供包含具有良好表面 型態之氮化鎵系半導體膜之ΙΠ族氮化物半導體電子裝置。 而且，若依據本實施型態，可提供該ΙΠ族氮化物半導體電 子裝置之製作方法。進一步而言，若依據本實施型態，可 提供包含具有良好纟面型態之氮化錄系半4體膜之蟲晶基 板。 於較佳實施型態中圖示本發明之原理並予以說明，但同 業者應認識到本發明可不從該類原理脫離而於配置及細節 進行變更。於本實施型態，本發明不限定於本實施型態所 揭不之特定構成。而且，於本實施型態，例示性地說明關 於利用有冑金屬汽相成長法之氣化物半導體之成長，但本 140225.doc 201034054 發明亦可適用於利用有氧取入之分子射線磊晶法之氮化物 半導體的成長。因此，對來自申請專利範圍及其精神範圍 之所有修正及變更請求權利。 【圖式簡單說明】 圖1係概略地表示關於本實施型態之m族氮化物半導體 光元件之圖式。 圖2係概略地表示關於本實施型態之m族氮化物半導體 光元件之圖式。 ® 圖3(a)、（b)係表示c面及半極性面上之活性層、導光層 及P型氮化鎵系半導體層之能帶圖之圖式。 圖4(a)〜(c)係表示本實施型態之製作方法之主要步驟之 生產物之圖式。 圖5(a)〜(c)係表示本實施型態之製作方法之主要步驟之 生產物之圖式。 圖6(a)、（b)係表示本實施型態之製作方法之主要步驟之 生產物之圖式。 圖7(a)、（b)係表示本實施型態之製作方法之主要步驟之 生產物之圖式》 * 圖8係表示實施例1之半導體雷射LD1之圖式。 圖9(a)、（b)係表示半導體雷射LD1及顯示半導體雷射 LDC1之雷射構造之p型接觸層之表面型態之微分干擾顯微 鏡像之圖式。 圖10係表示實施例2之半導體雷射LD2之圖式。 圖1 Ua)、（b)係表示於絕對溫度3〇〇度及絕對溫度1〇度測 140225.doc • 41 · 201034054 定之el光譜之圖式。 圖12係表示實施例3之發光二極體之圖式。 圖13係表示實施例4之雷射二極體之構造之圖式。 圖14(a)、（b)係表示實施例4及比較例之P型接觸層之表 面型態之圖式。 圖15係表示實施例5之雷射二極體之構造之圖式。 圖16係表示實施例4及其比較例之雷射二極體之Ι-V特性 之圖式。 【主要元件符號說明】 11a, lib III族氮化物半導體光元件 13 III族氮化物半導體支持體 15 氮化鎵系半導體區域 17 活性層 19 氮化鎵系半導體區域 21 第1導電型氮化鎵系半導體層 23 氮化鎵系半導體層 25 氮化鎵系半導體層 27 第2導電型氮化鎵系半導體層 29 量子井構造 29a 井層 29b 障壁層 31a, 31b 接合面 33 第1電極 35 第2電極 140225.doc -42- 201034054 A〇ff
Sc
VC 傾斜角 基準平面 C軸向量 法線向量
140225.doc -43-

Claims (1)

  1. 201034054 七、申請專利範園： 1 _ 一種ΙΠ族氮化物半導體元件，其特徵為包含： III族氮化物半導體支持體，其係由族氮化物半導體 所組成，包含有對於與延伸於該ΙΙΪ族氮化物半導體之c 軸方向之基準轴正交之基準平面，構成有限角度之主 面；及 氮化鎵系半導體區域，其係具有5x 1〇16 cm·3以上、 5x10 8 cm 3以下之氧濃度，且設置於前述m族氮化物半 | 導體支持體之前述主面上； 前述主面係顯示出半極性及無極性之任一方； 前述氮化鎵系半導體區域包含第〖導電型氮化鎵系半 導體層。 2.如請求項1之III族氮化物半導體元件，其中進一步包 含：活性層，其係設置於前述氛化嫁系半導體區域上；及 第2導電型氮化鎵系半導體層，其係設置於前述活性 層上； ❹ 3. 前述活性層係設置於前述第！導電型氮化鎵系半導體 層與前述第2導電型氮化鎵系半導體層之間。 如請求項2之m族氮化物半導體元件，其中前述活性層 之氧濃度為5x1016 cm·3以上’前述活性層之氧濃度為 5 X 1018 cnT3 以下。 4.如請求項2或3之職氮化物半導體元件，其中前述第2 導電型氮化鎵系半導體層之氧漢度為5><1〇16 cm」以上， 刚述第2導電型氛化鎵系半導體層之氧濃度為5^18 140225.doc 201034054 以下。 y 5. 如請求項2至4中任一項之m族氮化物半導體元件，其中 前述第1導電型氮化鎵系半導體層之碳濃度為5xl〇u 以下； 前述第2導電型氮化鎵系半導體層之碳濃度為5><1〇18 cnT3以下； 前述活性層之碳濃度為5 X 1018 cm-3以下。 6. 如請求項2至5中任一項之ΙΠ族氮化物半導體元件，其中 前述第2導電型氮化鎵系半導體層之氧濃度為5xl〇16 cm-3 以上； 前述活性層之氧濃度為5xl〇i6cin-3以上。 7. 如請求項2至6中任一項之ΠΙ族氮化物半導體元件，其中 前述活性層包含交互排列之井層及障壁層； 前述井層之氧濃度為6χ1 017 cm·3以下。 8. 如請求項2至7中任一項之ΠΙ族氮化物半導體元件，其中 進一步包含另外的第2導電型氮化鎵系半導體層； 前述第2導電型氮化鎵系半導體層之帶隙係大於前述 另外的第2導電型氮化鎵系半導饉層之帶隙； 前述第2導電型氮化鎵系半導體層之氧濃度係大於前 述活性層之氧濃度； 前述第2導電型氮化鎵系半導體層係設置於前述另外 的第2導電型氮化鎵系半導體層與前述活性層之間； 前述第2導電型氮化鎵系半導體層係與前述另外的第2 導電型氮化鎵系半導韹層形成接合。 140225.doc -2- 201034054 9. 如請求項2至8中任一項之ΙΠ族氮化物半導體元件，其中 進步包含導光層’其係設置於前述活性層與前述第2 導電型氮化鎵系半導體層之間，且由氮化鎵系半導體所 組成； 前述活性層係沿著對於前述基準平面傾斜之平面而延 _ 伸； . 前述第2導電型氮化鎵系半導體層為電子區塊層。 10. 如請求項2至9中任一項之in族氮化物半導體元件，其中 • 前述主面之法線與前述基準軸所構成之角度為10度以 上、170度以下。 11. 如請求項2至10中任一項之ΙΠ族氮化物半導體元件，其 中前述主面之法線與前述基準轴所構成之角度係於1〇度 以上、80度以下及1〇〇度以上、170度以下之範圍内。 12. 如請求項2至11中任一項之in族氮化物半導體元件，其 中前述主面之法線與前述基準轴所構成之角度係於63度 以上、80度以下及1〇〇度以上、117度以下之範圍内。 零 13. —種磊晶晶圓’其特徵為：其係III族氮化物半導體元件 用之蠢晶晶圓’且包含： - ΠΙ族氮化物半導體基板，其係由III族氮化物半導體所 組成’包含有對於與延伸於該III族氮化物半導體之C轴 方向之基準轴正交之基準平面，構成有限角度之主面； 第1導電型氮化鎵系半導體層，其係具有5xl016cm·3以 上、5xl018 cm·3以下之氡濃度，且設置於前述ΙΠ族氮化 物半導體基板之前述主面上； 140225.doc 201034054 發光層，其係設置於前述第1導電型氮化鎵系半導體 層上；及 第2導電型氮化鎵系半導體層，其係設置於前述發光 層上； 前述主面係顯示出半極性及無極性之任一方。 14. 如清求項13之蟲晶晶圓，其中進一步包含另外的第2導 電型氮化鎵系半導體層； 前述第2導電型氮化鎵系半導體層之帶隙係大於前述 另外的第2導電型氮化鎵系半導體層之帶隙； 前述第2導電型氮化鎵系半導體層之氧濃度係大於前 述發光層之氧濃度； 别述第2導電型氮化鎵系半導體層係設置於前述另外 的第2導電型氮化鎵系半導體層與前述發光層之間； 前述第2導電型氮化鎵系半導體層係與前述另外的第2 導電型氮化鎵系半導體層形成接合。 15. 如請求項13或14之磊晶晶圓，其中前述第2導電型氮化 鎵系半導體層之氧濃度為5xl〇16 cm·3以上，前述第2導電 型氮化鎵系半導體層之氧濃度為5xi〇i8cm-3以下； 前述第2導電型氮化鎵系半導體層為電子區塊層； 前述發光層包含活性層，其係包含有交互排列之井層 及障壁層； 前述發光層進一步包含導光層，其係由氮化鎵系半導 體所組成；該導光層係設置於前述活性層與前述第2導 電型氮化鎵系半導體層之間； 140225.doc 201034054 前述發光層之前述導光層係沿著對於前述基準平面傾 斜之平面而延伸。 16. 如請求項13至15中任一項之磊a曰圓 甘士义 項i成日日日日圓，其中前述主面之 法線與前述基準軸所構成之角度為1〇度以上、17〇度以 下。 又 17. 如請求項13至16中任一項之磊晶晶圓，其中前述主面之 法線與前述基準轴所構成之角度係於1〇度以上、8〇度以 下及100度以上、170度以下之範圍内。 修 18.如請求項13至17中任一項之磊晶晶圓，其中前述主面之 法線與前述基準軸所構成之角度係於63度以上、8〇度以 下及100度以上、117度以下之範圍内。 19. 一種III族氮化物半導體元件之製作方法，其特徵為包含 以下步驟： 準備由III族氣化物半導體所組成，且包含有主面之in 族氮化物半導體基板之步驟； 將III族原料及氮原料供給至成長爐，於前述ΠΙ族氮化 0 物半導體基板之前述主面上，成長具有5xl〇16 cm-3以 上、5X1018 cm-3以下之氧濃度之第1導電型氮化鎵系半導 體層之步驟； 將III族原料及氮原料供給至前述成長爐，於前述第1 導電型氮化鎵系半導體層上，成長發光層之步驟；及 將III族原料及氮原料供給至前述成長爐，於前述發光 層上，成長第2導電型氮化鎵系半導體層之步驟； 前述主面係顯示出半極性及無極性之任一方； 140225.doc 201034054 前述第1導電型氮化鎵系半導體層之氧係提供作為前 述III族原料及前述氮原料之至少任一原料所含之雜質； 前述ΙΠ族氮化物半導體基板之前述主面係對於與延伸 於該III族氮化物半導體之c軸方向之基準軸正交之基準 平面，構成有限角度。 20·如請求項19之方法，其中前述氮原料包含氨； 前述氮原料包含水作為雜質； 前述發光層之平均氧濃度為5xl〇16 cm_3以上，前述發 光層之氧濃度為5><l〇i8cni-3以下； 前述第2導電型氮化鎵系半導體層之氧濃度為5χΐ〇1δ cm·3以上，前述第2導電型氮化鎵系半導體層之氧濃度為 5χ 10丨8 cm·3以下； 前述第2導電型氮化鎵系半導體層之氧濃度係大於前 述發光層之氧濃度。 21.如請求項19或20之方法，其中前述第2導電型氮化鎵系 半導體層之成長溫度係低於前述第丨導電型氮化鎵系半 導體層之成長溫度。 22·如請求項㈣21中任-項之方法’其中前述發光層包含 InGaN 層0 23.如請求項19至22中任-項之方法，其中前述主面之法線 與前述基準軸所構成之角度為10度以上、17〇度以下。 24·如請求項19至23中任-項之方法，其中前述:面之法線 與前述基準轴所構成之角度係於63度以上、8〇度以下及 100度以上、117度以下之範圍内。 140225.doc • 6 · 201034054 25·如請求項19至24中壬一通夕古、土 - . ^ ^ ^ τ任項之方法，其中於使用设置於刖 述氮原料之原料源與前述成長爐之間之精製裝置，調整 前述氣原料之水分濃度後’將前述氮原料供給至前述成 長爐； 前述氮原料係由氨所組成。 26. 如請求項19至25中任一項之方法，其中使用水分含有量 500 ppb%以下之氨作為前述氮原料。 27. 如請求項19至26中任一項之方法，其中使用水分含有量 Φ 50 PPb%以下之氨作為前述氮原料。 28. 如請求項19至27中任一項之方法，其中使用水分含有量 1 ppb%以下之氨作為前述氮原料。 29. 如請求項25之方法，其中前述氮原料之前述水分濃度為 1 ppb%以下。
    140225.doc
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