TW447149B - Group III nitride compound semiconductor device and method of producing the same - Google Patents

Group III nitride compound semiconductor device and method of producing the same Download PDF

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TW447149B TW089103695A TW89103695A TW447149B TW 447149 B TW447149 B TW 447149B TW 089103695 A TW089103695 A TW 089103695A TW 89103695 A TW89103695 A TW 89103695A TW 447149 B TW447149 B TW 447149B
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Naoki Shibata
Jun Ito
Toshiaki Chiyo
Shinya Asami
Hiroshi Watanabe
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Toyoda Gosei Kk
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Description

9- 4471 4 9 五、發明說明（1) 一 背景 AJL·之領域 本發明是關於第Π[族氮化物系化合物半導體裝置及 製造方法。 、 本申w案是基於日本專利申請案號碼：hi.】卜13〇475 和1卜266499，是以參考資料納入本文中。 術之描诚 =疋藍色發光裝置、或其他的第π丨族氮化物系化合物 々體裝置，是以下列步驟來製造的：經由有機金屬化學 =目沈積法（在此說明書，縮寫為"M〇CVD法"），在藍寳石 =上，生成AlxGai_xN(〇 Sx gi)的緩衝層；並進一步經由 ::=r。，在該緩衝層™-族氮化= 在該Μ 0 C V D法中，供认寿备 甲美鉉fTMrt \ 田，以及像是三曱基鋁（ΤΜΑ)、 人物^ I (ΤΜΙ)的第111族金屬烷基化 體1加熱至適當溫度的基板上，並 使仔所希望晶體的薄膜，形成在基板上 ’、，、= 成缓衝層的原始村料氣體，像是_ 、裡，作為形 合物，县β主沾、上β以像疋二甲基銘等的有機金屬化 體裝置之價格的因素。弟⑴族鼠化物糸化合物半導 如果AlxGaNxN(0 Sx S 1)的 έ玄也 a__ 古土 Φ「二土 旳，友衝層，；LJ：_j^〇^vd法的 方法，成的，則鋁 的有Μ屬化合物。例⑹，曰本專 ：甲基録寺 86 646提出的一種方法，其中是心/:馬:He1· 5_ τ，f由冋頻率濺鍍法來形成
89103695.pid 第6頁 447 U9 五、發明說明（2) ----------- 2層；在加熱該缓衝層後（到溫度8 1叔有機上；然後該第丨π古诚 ± l· 、· …的基板上，使得氮化物薄膜氣相 缓t ΐ二且相㈤組成的Α1χ、Ν("“”生成在 缓衝^所頻率濺鍍法來形成的 斤^用的原始材料’是高純度的金屬紹和金屬 虱矾軋的混合氣體，和作為靶材（targM)的這些 都主用二：濺：氣體。在這個例子★ ’所有的原始材料 i ί二。f i與作為經由m〇cvd法，來形成緩衝層的原 始材料之叩貝的有機金屬化合物的例子來比較，可以 裝置的價格。 - 儘管本發明的發明人嘗試在日本專利公告號碼：Hei· 5_ 86646所揭示的方法，經由MOCVD法，在經由高頻率濺鍍法 形成的AlJa^NCO 客丨）緩衝層上，所生成的第πι族氮 化物系化合物半導體層之結晶性，並不滿足本發明人的要 求。也就是說，以上述的方法來得到第〖丨丨族氮化物系化 合物半導體層的結晶性，較劣於經由M〇CVD法，在經由 M0CVD ^形成的AlxGai_xN(〇 緩衝層上，所生成的第 111族氣化物系化合物半導體層之結晶性。 發明之概述 本發明的發明人，認真地做很多試驗來改進第丨i丨族氮 化物系化合物半導體層的結晶性。結果，本發明人構想（ conceive)出本申請案的發明。
89103695.ptd 第7頁 447149
五、發明說明（3) 即提供一種第Π ί族氮化物系化合物半導體裝置，其包 含：一基板，經由不是使用有機金屬化合物作原始材料的 方法’在基板上所形成的，具有厚度為50 Α到300 0 Α的第 一層之第111族氮化物系化合物層；以及在第一層之第111 杈氮化物系化合物層上’所形成的第二層之第丨I丨族氮化 物糸化合物半導體層。 根據如上述結構之第111族氮化物系化合物半導體裝 置’其在第一層的第III族氮化物系化合物層上形成的、 並具有作為裝置的功能的第二層之第11 I族氮化物系化合 物半導體層的結晶性’是經由嘗試其成為緩衝層的第 之第III族氮化物系化合物層之厚度的最佳化，而改進 的0 附帶地，第一層之第111族氮化物系化合物層的厚度， 是定在50 A到30 00 A的範圍較佳。如果該層較50 α薄，則 該層不能符合作為緩衝層的功能。根據本發明人的試驗， 如果第一層之第I Π族氮化物系化合物層，或是在第—層 之第11 I族氮化物系化合物層上、所形成的第二層之第^ J1 族氮化物系化合物半導體層’其個別層較3 0 ο ο A厚時，則 有破裂的危險。也就是說，該層較50A簿U車no 〇〇 Λ ' 厚〗都是不良好的^ 另一方面，日本專利公告號碼：Hei.5-86646揭示了厚户 為1 0 0 0 A到7 0 0 Ο A之緩衝層的利用。然而，薄膜厚度範圍 的上限定為3 0 之事實’是現在由本發明人所獲得勒新 (novel)的知識，並且該緩衡層、或是第二層之第in族气
89103695.ptd 447149 "--- ' " ' ^------- 五、發明說明（4) 化物系化合物半導體層，因此免於破裂。 本發明人認真地進—步做很多試驗。結果赘珥 .Λ 層上、所形成的第二層之第111族氮化物糸化合物半導脚 層的結晶性，當該缓衝層在含氫氣和氨氣的硬人# m σ氧1 之風^ 氣圍中加熱時、被改進了，在此例子中，該繕4 欠衝層是第 1 π族氮化物系化合物、經由直流磁控濺鍍法# 叮形成的。 因此，本發明人構想了本發明。 本發明的結構如下。 是提供了一種製造第111族氮化物系化合物半導體裝置 的方法’包含步驟有：經由不是使用有機金屬化合物作原 始材料的方法，在一基板上’形成第一層之第J JI族氮化 物系化合物半導體層（步驟1);在含氫氣和氨氣的混合氣 體中，加熱該第一層之 2 );以及在該第一層的第〖丨I族氮化物系化合物半導體層 上，形成第二層之第I丨I族氡化物系化合物半導體層（步驟 3)。 本發明的結構如下。 本發明人對作為輕由上述方法中前兩個步驟、所形成的 第一層之第11 I族氮化物系化合物層的例子、A1 N層的 RHEED圖，以及作為不經由上述製造方法中第二步驟、所 形成的第一層之第111族氮化物系化合物層的例子、A1 N層 的RHEED圖照相。比較兩圖的結果，發現前者的斑點亮度 較後者的斑點亮度為強。 因此，第一層之第I 11族氮化物系化合物層的結晶性之
第9頁 4471 4 9 五、發明說明（5) 改進，可以經由實行該步驟2來確定，其是在入 氣的混合氣體之氣氛圍中，加熱第一層 3 =,二2 系化合物層。 第ΠΙ族鼠化物 本發明的特色和優點，將會由所描述的較佳具體例 附的圖不，從下列詳細描述來驗證。 、 較佳具體例之詳細tgj 本發明中個別的元素，將會詳細描述於下。 基板 如果第一層之第III族氮化物系化合物層，可以在基板 上生成，則基板的材料並無特別的限制。例如，藍寶石， 矽，碳化矽，氧化鋅，磷化鎵，砷化鎵，氧化錨，氧化. 猛，第111族氮化物系化合物半導體單晶等等，可以列舉 作為基板材料。 那些材料中’以使用藍寶石基板較佳，並且進一步以使 用藍寶石基板的面昼更佳（1 120)。 第一層之第I I I族氣化物系化合物層
第I 11族氮化物系化合物或第111族氮化物系化合物半導 體’是以一般化學式AlxGayIn卜x_yN(0 Sx $ 1，〇 Sy $ 1 ’ 〇Sx + y $1)來表述’其包括像是氮化紹、氮化鎵和氮化銦 的所謂二元化合物，和像是AlxGanN 和GaxinixN (在個別化學式中〇 $ x $ 1)的所謂三元化合物。第111族元 素可以部分地以硼（β)、鉈（T1 )等等來取代。再者，氮（N) 可以部分地以磷（p)、砷（As)、銻（Sb)、秘（Bi)等等來取 代。
89103695.ptd 第10頁 447149 五、發明說明（6) 其中有機金屬化合物不作為原始材料的方法有，連反應 激鑛法在内的減:鍵法（特別是直流磁控漱錢法）、蒸鋼法、 離子電鍍法、雷射燒蝕法（laser ablation)、和電子耦合 言皆振？賤鍛法（E C R )。根據這樣的方法，使用金屬紹、金屬 鎵、金屬銦、以及氮氣或氨氣作為原始材料，來形成第一 層第I II族氮化物系化合物的緩衝層^或者，可使用第一 層之第I I I族氮化物系化合物本身玉為k為。在任一個例 子中，這些原始材料與有機紹比較，都是不貴的。 圖1是顯示’經由直流磁控濺鍍法所形成A丨N薄膜的厚 度’和經由M0CVD法、在A1N薄膜上所形成GaN層（2 的 結晶性之間的關係。在圖中’縱軸表述層的x_射線振 動曲線之半值寬度（half-value width)(秒）。在圖中， 符號□表述’在經由M0CVD法（基板溫度：4〇〇〇c)形成ain層 的例子中，GaN層的X-射線振動曲線之半值寬度^所得到 結晶性的級數’對GaN層構成作為裝置的功能，是十分足 夠。 附帶地，圖1的測量條件如下。 基板：藍寶石面a 用於濺鍍的基板表面溫度：430 °C 濺鍍氣體：氬（8sccm)/氮（lOsccm) 直流電力：〇· 5W(在約182cm2的電極面積） 薄膜厚度：由濺鍍時間調整 由圖1的結果顯而易見地，當GaN層的厚度不比丨〇〇入
ΑΑΊ14 9 五、發明說明（7) 缓衝層，相當或更優良的結晶崦之GaN層。即使GaN層的厚 度、在上述範圍之外的例子，如果GaN層的厚度不小於5〇 A、但不大於3000 A，則GaN層的半值寬度被定為不大於 3〇秒，使得GaN層可被用為構成作為裝置的功能之層。 經由一般性緩衝層形成方法（低溫M〇CVj)法），所形成的 AO或faN緩衝層，當該層形成為薄膜時，具有無定形或幾 乎無，形的結構。在該緩衝層被加熱到、在其上生成第二 層之第11 I族氮化物系化合物半導體層的溫度之加熱期 間，在緩衝層中的A1N或GaN再結晶’並且在第二層之第 I族氮化物系化合物半導體層剛形成薄膜之前，變成多 曰曰。帶來第二層之第ΠΙ族氮化物系化合物半導體層之最 佳的結晶粒大小和密度，使得可以生長良好的單晶。結晶 t大小和密度’對生長高品質的第二層之第111族氮化物 '、化&物半導體，是重要的參數。這些參數是相當靈敏 的丄因為該緩衝層的厚度和這些參數互相有關。 上二1谓的低溫緩衝層加熱到相同的溫度時，在該層變得 車又薄日守，被認為有助於該層的結晶性變得更好。假設樣品 .結果，所謂低溫緩衝層的厚度應被定在 殊的.佳值，並且該厚度只允許在狹窄的範（從丨〇 〇 A 到 2 0 ο A )。 通常、，減射叙子的平均動能為5eVilU〇eV。當緩衝層， :經由；賤錄法所形成的第一層之第ΠI族氮化物系化合物 的厚度不同，在樣品變得較厚時，得到相同結晶性所需要 的溫度變得較- -
®103695.ptd 第12頁 447149 五、發明說明（8) 使在比MOCVD法饭此篇度下，可產生結曰。 當起始結晶到一定程度的樣品（第—層之n 系化合物層”、是加熱的例子’和該無定形樣品只'二 的例子之間的比較，這兩個樣品的結晶性 的、， 比在其上所形成的第二層之第丨π族f仆队/热愉件的 乐1 11搌虱化物系化合物丰導 體層的結晶性較佳。然而，從圖丨所^ ^ ^ w干导 攸圏1所不X-射線振動曲 半值寬度結果中顯而易見地’在前面樣品上，即在 經由濺鍍方法形成的第一層之第丨丨丨族氮化物系化合物層 上，所形成的第二層之第I I I族氮化物系化合物半導體層 的結晶性，經由第一層之第Ιπ族氮化物系化合物層厚卢 的最佳化，大大地改進了。前面的樣品，在相對地寬的厚 度範圍也較佳。 圖1顯示，作為第一層的Α1Ν被濺鍍在藍寶石面5上，然 後作為第二層的GaN層’經由MOCVD法在其上形成之例子的 結果。不論基板的材料，製造第一層的材料（第π丨族氮化 物系化合物）和方法（不是使用有機金屬化合物作原始材 料），以及製造第二層（第11 ί族氮化物系化合物半導體）的 材料和方法’被認為都可得到該結果。 圖2是顯示，經由直流磁控濺鍍法、形成Ai Ν層的薄膜形 成溫度，和經由MOCVD法、在A1N層上所形成GaN層（2 #m)
的、纟n bs性之間的關係。在圖2，縱軸表述(j a N層的X -射線振 動曲線之半值寬度（秒）。在圖中，虛線表述，在經由 MOCVD法（基板溫度：4〇〇 °c)形成A1N層的例子中，GaN層的X -射線振動曲線之半值寬度。所得到結晶性的級數，對GaN
第13頁
IM 89103695.ptd 447149 五、發明說明（9) 一 層構成作為裝置的功能，是十分足夠。 附帶地’圖2的測量條件如下。 基板：藍寶石面这
A1N層厚度：640 A ?賤鏟氣體：氬（8sccm) / |^(l〇sccm) 直^|1*電力：〇.5#(在約182(31112的電極面積） 由圖2的結果顯而易見地，當經由濺鍍法形成A丨N層的基 板溫度不低於400。(：時，得到具有和背景技術中所謂的低 溫緩衝層’相當或更優良的結晶性之GaN層。儘管該基板 溫度的上限並無特別限制，該基板的溫度，定在不高於 1 20 0 °C為佳。而該基板的溫度定在不高於1〇〇〇。〇較佳。進 一步地，該基板溫度定在不高於80 0 t最佳。該基板溫度 的上限，是限於以使用濺鍍系統的分級範圍為基礎來決 的。 不論基板的材料，製造第一層的材料（第丨丨〖族氮化物系 化合物）和方法（不是使用有機金屬化合物作原始材料）/、 以及製造第二層（第丨〖I族氮化物系化合物半導體）的材料 和方法，被認為都可得到圖2的結果。 第一層之第III族氮化物系化合物半導體層 第二層之第111族氮化物系化合物半導體層，構成作為 裝置的功能β該裝置的例子，包括像是發光二極體、光電 探測器、雷射二極體、太陽電池等等的光學裝置，像是整 流器、半導體閘流器、電晶體等等的雙極裝置，像是 效應電晶體（FET)等等的單極裝置，以及像是微波裝置等" 447 1 4 9 五、發明說明（ίο) 等的電子裝置。再者，本發明也可以被應用到這些裝置的 中間產物之積層板。 附帶地，具有金屬絕緣半導體（MIS)接面、PIN接面、或 p - η接面的均勻結構，或是單—或雙重的非均勻結構，可 被用為發光裝置的結構。量子井結構（單一或多重的量子 井結構）’可以被應用為發光層。 和用於上述第一層之第丨丨I族氮化物系化合物層的相同 材料，可以被用為形成第二層之第111族氮化物系化合物 半導體層的材料。第二層之第ί π族氮化物系化合物半導 體層’可能選擇地包含摻質β矽（Si)，鍺（Ge)，硒（Se)， 碲（Te) ’碳（C)等等’可以作為^型雜質。鎂（心）’辞 (Zn) ’鈹（Be)，鈣（ca)，勰，鋇（Ba)等等，可以作為 p-型雜質。
為了得到更優良的結晶性，用GaN或是AlxGal xN(0 S 1)層’作為接觸第一層之第πI族氮化物系化合物層的第
二層之第I Π族氮化物系化合物半導體層較佳D 儘管形成第二層之第111族氮化物系化合物半導體層的 方法’並無特別的限制，可以經由有機金屬化學氣相沈積 法（MOUO法）’或經由像是分子束磊晶法（MBE法）、齒化物 氣相盎晶法(HVPE法）、液相磊晶&、或其他的已知方法來 形成該層。 當第一層之第111族氮化物系化合物半導體層是經由 M0CVD法形成時’第一層之第111族氮化物系化合物層，是 以提高基板的溫度加熱。
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第15頁 447149 五、發明說明（11) 當實行MOCVD法時，以备友七尸〆 乂氫乱或氮氣的單一氣體，戋是笱 氣和氮氣的混合氣體，也此或.s此々 孔菔次疋虱 ^ ^ 來作為運載氣體較佳。 換5之，έ玄弟一層之^ΪΤΐΤ+fcAr ,,,, > .^ ^ . 之第111族虱化物糸化合物層，在含 虱軋或氮氣，和氮來调裔與^ ^ 友阁nr石細私 體（氨氣、聯氨等等）的混合氣體 之^圍下加”、、較佳，使得能如上述的再結晶 該層被加熱的溫度，定在⑽^叩⑽的 ^裡 本發明的具體例將描述於下。 @ 該具體例為-發光二極體（發光裝置）1〇，其結構 所示。 口 個別層的說明如下。 表1 層 成份 掺雜質 透光電極19 ------- P-型覆蓋層18 p-GaN Mg ΤοΎϊΠΡΓ 發光層I 7 量子井層 障壁層 量子井和障壁層之重複次 數 超晶格結構 In〇. 1 sGao.ssN GaN 1到10 ------- (35A ) C 35A ) η-型覆蓋層16 η-GaN Si (4 // m ) 緩衝層15 AIN (640A ) 基板11 藍Λ石（面i) "ΠοοΙΓΐΓΓ ----- η -型覆蓋層]6，可以是具有在發光層17面之低電子密户 的ir層，和在緩衝層1 5面之高電子密度的層之雙層結 構。 。
89103695.pid 第]6 頁 447149 五、發明說明（12) 發光層1 7並不限於超晶格結構。單一或雙重的非均勻結 構，均勻-接面結構或其他，可以用作為發光層的結構。 具有寬的能帶隙，並以像是鎂或其他受體來摻入的第 11 I族氮化物系化合物半導體層，可以被重疊在發光層1 7 和P -型覆盖層1 8之間。該技術被用來避免流動進入發光層 17的電子，被擴散進入P-型覆蓋層18。再者，該p_型覆蓋 層18本身，可以用摻入鎂的p_AiGaN來形成。 P-型覆盖層18 ’可以是具有在發光層η面之低空子密度 的P-層，和在電極面之高空子密度的p+層之雙層結構。 如上述結構之發光二極體，如下製造。 首先，將藍寶石基板固定在直流磁控濺鍍系統的反應器 中，並且以下列的條件形成缓衝層j 5。 基板：藍寶石面达
基板溫度：4 3 0 °C
A1N層厚度：640 A 濺锻氣體：氬（8sccm) /氮（l〇sccm) 直流電力：〇 5 W (在約1 8 2 c in2的電極面積） 然後’將該基板轉移到MOCVD系統中，其中&n_型覆蓋 層16和在其上的層、所構成第二層之第πι族氮化物系化 〇物半導體層，是以氫氣作為運載氣體，經由一般方法而 形成。 然後’在光罩形成後，該Ρ-型覆蓋層i 8、發光層（活性 層)j 7和η-型覆蓋層16，經由反應性離子蝕刻部分移除， 使仔其中形成η-型電極墊21的^型覆蓋層16，部分顯露出.
447149 五、發明說明（13) " --- 來。 收t /二:且劑均勻地應用在半導體表面之後，'經由微影， 剞霜：—型覆蓋層1 8上的電極形成部分移去，使得p-^ ^的該部分曝光。經由氣相沈積裝置，在曝光的 P尘广盍層18上，形成金/鈷的透光電極層19。 j後和上述相同的方法，經由氣相沈積，形成p _型電 極墊20和η-型電極墊21。 儘管在本說明書上面的敘述，是以發光裝置作為實施例 的例子’然而可以應用本發明在各種的半導體裝置，並且 可以應用..在該半導體裝置中間產生的積層板。 本發明完全不受限於完成本發明和其具體例之模式的說 明，任何熟悉本技藝者，在不離開本專利的申請專利範圍 之内’可以進行各種修改。 詳細項目將揭示如下。 (1) 一種第111族氮化物系化合物半導體裝置，包含：在 不低於40 0 °c的溫度下，經由濺鍍方法，在藍寶石基板上 形成A 1 N的緩衝層；以及當加熱該藍寶石基板時，經由 MOCVD法，在缓衝層上形成的第11 I族氮化物系化合物半導 體層。 (2) 如項目（1)所述的裝置，其中，該緩衝層是在藍寶石 基板的面§上形成的。 (3) 如項目（I)或（2)所述的裝置，其中，氫氣或氮氣的 運載氣體，在至少和緩衝層接觸的第Π I族氮化物系化合 物半導體層形成時’被用於MOCVD法中。
89103695.ptd 第18頁 447 1 4 9 五、發明說明（14) —------- (4) ^一種積層板’包含：一基板，經^由不是使 化合物作原始材料的方法，在基板上所形成的有機金屬 從50 A到3000 A的第一層之第in族氮化物、’具有厚度 以及在第一層之第111族氮化物系化合物層上，物層， 第二層之第I I I族氮化物系化合物半導體層。所形成的 (5) 如項目（4)所述的積層板，其中，基拓a 製。 風疋由藍寶石所 (6) 如項目（5)所述的積層板，其中，第— ^ 層之第I 11祐 氮化物系化合物層’在藍寶石基板的面县上形成的。 、 (7 )如項目（4)到（6 )任一所述的積層板，盆中 y、丁 ，不疋^传 用有機金屬化合物作原始材料的方法，是由含有.連反鹿 滅經法在内的ϊ賤鑛法；蒸鍍法；離子電鍍法；雷射脖名虫' 法；和電子耦合諧振濺鍍法的族群中選擇的^ & (8) 如項目（4)到（7)任一所述的積層板，其中，第—層 之第Πί族氮化物系化合物層’是由Αΐχ(^_χΝ(0$χ$ι)所 製。 (9) 如項目（4)到（7)任一所述的積層板，其中，第一層 之第I I I族氮化物系化合物層，是由A1 N所製。 (1 0 )如項目（4 )到（9 )任一所述的積層板，其中，第一層 之第11 ί族氮化物系化合物層的厚度，不比1 〇 〇 A小，但小 於 1 Ο Ο 0 A 。
89103695.ptd 第〗9頁 五、發明說明（15) (1 2 )如項目（4 )到（1 1 )任一所述的積層板，其中，第一 層之第I I I族氮化物系化合物層’是在含氫氣和氨氣的混 合氣體中，在1 〇 〇 〇 °C到1 2 5 0 °C的溫度下加熱^ (1 3 )如項目（4 )到（1 2 )任一所述的積層板，其中，第二 層之第I I I族氮化物系化合物半導體層，是經由MOCVD法形 成的。 (1 4 ) 一種積層板，包含：一藍寶石基板；經由濺鍍方 法，在藍寶石基板上所形成的，具有厚度從50A到3000入 的第一層之第11 I族氮化物系化合物層；以及經由MOCVD 法，當藍寶石基板保持在1 〇 〇 〇 t到1 2 5 0 °C的溫度下，在第 一層之第I I I族氮化物系化合物層上，所形成的第二層之 第I I I族氮化物系化合物半導體層。 (15) 如項目（η)所述的積層板，其中’第一層之第III 族氮化物系化合物層，是由A丨N所製。 (16) 如項目（14)或（15)所述的積層板，其中，第一層之 第1 I 1族氮化物系化合物層的厚度，不比1 0 0 A小，但小於 1 0 0 0 A。 (1 7)如項目（1 4 )到（1 6 )任一所述的積層板，其中，氫氣 或氣氣的運載氣體，被用於MOCVD法中，來形成第二層之 第I I I族氮化物系化合物半導體層β (18) 一種製造積層板的方法，包含步驟有：在不低於4 00 °C的溫度下，經由濺鍍方法，在藍寶石基板上形成A1 N的 緩衝層；以及當加熱該藍寶石基板時，經由MOCVD法，在 緩衝層上形成第I II族氮化物系化合物半導體層。
89103695.ptd 第20頁 ΑΑΊ 1 A 9 五、發明說明（16) (1 9 )如項目（1 8)所述的製造方法，其中，該緩衝層是在 藍寶石基板的面这上形成的。 (2 0 )如項目（1 8)或（1 9)所述的製造方法，其中’氫氣或 氮氣的運載氣體，在至少和缓衝層接觸的第I I I族氮化物 系化合物半導體層形成時，被用於MOCVD法中。 根據本發明製造方法的另一個具體例，將詳細描述於 下。 步驟1 在步驟1中，第一層之第Π I族氮化物系化合物層，是經 由不是使用有機金屬化合物作原始材料的方法的任何方 法，在基板上形成的。 第一層之第I I I族氮化物系化合物的概念，包含以 AlxGayIrvx_yN(0<x<l，0<y<l，0<x + y<l)所表述的四 元化合物，以AlxGapxN、AlxIn卜XN *GaxIr^_xN(〇 <x < 1)所表 述三元化合物，以及以AIN、GaN和InN所表述的二元化合 物。 儘管第一層之第III族氮化物系化合物層的厚度，並無 特別的限制，和在背景技術、經由MOCVD法形成緩衝層的 相同方法中，該厚度定在100 A到3 000 A的範圍為佳。而 該厚度定在100 A到2000 A的範圍較佳。進一步地，該尸 度定在1 0 0 A到3 0 0 A的範圍最佳。 w子 由高純度金屬鋁和氮氣作為原始材料，經由利用實行 列條件的活性濺鍍法之直流磁控濺鍍系統，在藍寶石^: 上，形成A 1N的緩衝層。 土故
五、發明說明（17) 表2 A 1 N薄膜戽唐 150 A 600 A 2000 A 薄膜形成溫度：4 3 0 °C a b c 薄膜形成溫度：室溫 d / / 步驟2 在步驟2中’經由上述濺鍍方法所形成的第一層之第I j j 族氮化物系化合物層’在含虱氣或是氮氣、和氨氣的混合 氣體中加熱。因此，改進了第一層之第I II族氮化物系化 合物層的結晶性。 表1中樣品昼和4之A1N層（未加熱），以及在氫氣和氨氣的 1 : 0. 3混合氣體中、加熱到1 〇 〇 〇。〇 ( 5分鐘）後、樣品§之a丄n 層’其個別的RHEED圖被照相作為第I 11族氮化物系化合物 半導體層的例子。圖7 A顯示表2中樣品4的R Η E E D圖的照 相。圖7Β和7C是顯示表2中樣品生，其不同照相角度之 1?1^£1)圊的照相。圖70和7£是顯示在氫氣和氨氣的1:〇.3混 合氣體中、加熱到1 0 0 0 °C (5分鐘）後、樣品这之a 1 Ν層，其 不同照相角度之RHEED圖的照相。 以在室溫下生成A1N層所得到的樣品d中，因為觀察到在 A 1 N層中沒有斑點’所以發現A1 N為無定形（圖7 A)。 在430 °C下生成，並進一步在含氫氣和氨氣的混合氣體 中加熱之樣品这的A1N層之RHEED圖（圖7D和7E)，和沒有如 此加熱所得到之樣品旦的A1N層之RHEED圖（圖7B和7C)之間 的比較’可以證實：當在含氫氣和氨氣的混合氣體中加熱
39103695.ptd 第22頁 447149 五、發明說明（18) A 1 N層時，改進了 A 1 n層的結晶性 氫氧或氮氣，對於氨氣的混合比例，其流速比定在〗：1 到1:0 ‘ 1的範圍為佳。而氫氣對氨氣的混合比例，其流速 比定在1:〇_5到1:0.1的範圍較佳。進一步地，氫氣或氮 氣、對於氨氣的混合比例’其流速比定在1 : 0. 3最佳。 加熱的條件，定在1 000 t到1 25 0 t的範圍為佳。而以定 在1 0 5 0 °c到1 200 °C的範圍較佳。進一步地，定在1 1〇〇 t到 1 1 5 0 C的範圍最佳。 步驟3 在步驟3中’第二層之第I I I族氮化物系化合物半導體層 ’在第一層之第11 ί族氮化物系化合物層上形成。 第二層之第II I族氮化物系化合物半導體層，是以—般 化學式AlxGayIn卜x_yN(0$x$i，〇sysi + 來表 述’其可能包括像是硼（B)和鉈（τι )的第111族其他元素， 並且，氮（N)可以部分地以磷（p)、砷（As)、銻（Sb)或鉍 (B1)來取代。第1 1 1族氮化物系化合物半導體，可能選擇 地包含摻雜質。 形成第11 I族氮化物系化合物半導體層的方法，並無特別 的限制。例如，經由已知的MOCVD法，來形成第I 11族氮化物 系化合物半導體層。或者，也可以經由已知的ΜΒΕ法， HVPf法或其他’來形成第11 I族氮化物系化合物半導體層。 當使用M0CVD法’來生成第I I I族氮化物系化合物半導體 層時，從減少製造步驟之數目的觀點而言，固定樣品在 MOCVD裝置的晶座，並且在肋口1)裝置的反應器中，進行步
Η 89103695.ptd 第23頁 五、發明說明（19) 驟2^交佳。在這個例子中，是以反應器的性能為基礎，來 決定加熱溫度的上限。在一般性的MOCVD裝置中，反應溫 度的上限為1 250 °C。這是因為使用石英作為構件。如。果皿不 使用石英，則可以加熱到更高的溫度。 再者’當加熱的溫度，被定為相當於生成第二層之第 ΠI族氮化物系化合物半導體層的溫度時，使能容易地控 制溫度較佳。 表2中個別樣品旦到d之A1 N層，在氫氣和氨氣的丨：〇. 3混 合氣體之氣氛圍中、加熱到1〇〇〇 X： (5分鐘），使得1 厚 的GaN層、在°C下生成，並經由MOCVD法在A1N層上形 成°在上述方法中所得到個別的GaN層，其表面的光學顯 微照相被取得。圖8顯示樣品a的顯微照相，圖9顯示樣品b 的’圖1 0顯示樣品s的，以及圖丨〗顯示樣品诖的。 從顯微照相圖’了解到在個別樣品§到Q之A 1 N層上形成 的GaN層表面’被提供作為鏡面。因此，另一個具有優良 結晶性之第I I I族氮化物系化合物半導體層，可進一步在 該GaN層的表面上生成。 另一方面’了解到在樣品迂之A1N層上形成的GaN層表 面’並不被提供作為鏡面。該結果顯示，與生成以^的溫 度在從90 0 °C到1 200 °C的寬的範圍時，具有相同的趨勢。 從上述的結果’經由不是使用有機鋁作原始材料的方 法’來形成第一層之第I Π族氮化物系化合物層之溫度， 定在2 0 0 C到8 0 0 °C的範圍為佳。而該溫度定在3 〇 〇 °c到8 〇 〇 °C的範圍較佳。進一步地，該溫度定在4 〇 〇。〇到8 〇 〇乞的範
d47149 五、發明說明（20) 圍最佳。 f 2中個別樣品3到e之A1 N層，在氫氣和氨氣的1 : 〇. 3混 ^ Μ ^ Φ ^、加熱到1 Ο Ο 0 Ό ( 5分鐘），使得4仁m厚的GaN層、 在U〇〇C下生成，並經由MOCVD法在A1N層上形成。GaN層 為4 厚的原因，是具有如此厚度的第I 11族氮化物系化 合物半導體層，在一般發光裝置中，通常在缓衝層上形 成。圖4到6是顯示以上述的方法，所得到4 # m厚的GaN層 之個別的振動曲線。附帶地，該振動曲線是使用由 Phillips所製的χ_射線繞射裝置（x_pert)，經由實行以_2 Θ掃描而得到的β 在圖4到6中，個別GaN層的結晶性，是相當於或更優於 經由M0CVD法、在像是A1N或其他、經由相同的MOCVD法形 成的第I 11族氮化物系化合物半導體的緩衝層上，所形成 GaN層的結晶性。也就是說，圖4到6的結果，充分地支持 了 ’在預定的混合氣體中加熱、經由濺鍍形成的緩衝層 上’所形成的第二層之第丨丨I族氮化物系化合物半導體層 ，可以作實際使用的事實。 一種半導體裴置，是以上述方法形成的第二層之第III 族氮化物系化合物半導體層，所構成的。已知的雙重非均 勻結構或是已知的超晶格結構，被用為發光裝置的例子。 再者’可以構成以F E T結構所表述的功能性裝置。 如圖3所示的發光裝置10，是根據該具體例的製造方法 所製造的。在該具體例發光裝置丨0中，個別層的說明如 下0
89103695.ptd 第25頁 447149 五、發明說明（21)
層 成份 摻雜質 透光電極19 D-型S蓋層18 p-GaN Mg (3000Α ) 發光層17 量子井層 障壁層 量子并和障壁層之重複次數 超晶格結構 Ino.isGao.esN GaN 1到10 (35Α) (35Α) η-型覆蓋層16 η - GaN Si (25000Α ) 緩衝層15 AIN 一（150Α) 基板11 藍寶石（面1) (300 /ζ m ) 為了製造發光裝置10，首先，將藍寶石基板丨丨，固定在 直流磁控濺鍍系統中。以使用高純度鋁作為把材，以及氬 氣和氮氣的混合氣體作為濺鍍氣體，在藍寶石基板上形成 A1 N的緩衝層1 5。在這裡，該基板保持在4 3 0。(：。 然後’具有緩衝層1 5在其上形成的基板，從濺鍍系統中 取出，並固定於MOCVD裝置之反應室的晶座中。在每分鐘 10公升的氫氣和每分鐘3公升的氨氣流動下，該基板η被 加熱到溫度不低於丄^_〇_〇1_的條件下，該基板被放f 5分 鐘。 然後’經由普通的MOCVD法，來生成η-型覆蓋層16，發 光層17和ρ-型覆蓋層18。 在形成該ρ-型覆蓋層18後，ρ-型覆蓋層18、發光層17和 η _型覆蓋層1 6，經由反應性離子敍刻或其他，而部分移 除。然後，經由蒸鍍法，在η-型覆蓋層16的蝕刻表面上， 形成η-型電極墊21。
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當二iP有膜所構成的透明電極19 皮疊層來覆蓋相 乂層18的整個上方表面。也是由含有金的材 極!9上形成的。墊2°，疋經由氣相沈積法’在透光電 根據本發明、有可能形成 化物系化合物半導體層的事 發光二極體，其具有的發光 的發光二極體之發光效率， 向。 較優良的第二層之第I π族氮 實’證明了：可以製造出一種 效率相當於或更優於背景技術 並且本發明的工業適用性非常 根據本發明的裝置’並不限於上述的發光二極體，也 以應用在像是光電探測器、雷射二極體、太陽電池等 光學裝置，像是半導體閘流器、電晶體等等的雙極裝置， ，是場式效應電晶體等等的單極装置，以及像是微波裝置 再者， 層板。 本發明也可以被應用到這些裝置的中間產物之積 例之模式的上 利的專利申請 本發明完全不受限於完成本發明和其具體 述說明，任何熟悉本技藝者，在不離開本專 範圍内，可以進行各種修改。 詳細項目將揭示如下。 (21) —種製造第Π I族氮化物系化合物半導體牡 法，其中，不使用有機金屬化合物作原始材料的方法，方 用直流磁控濺鍍法。 / ’而 (22)如項目（21)所述的製造方法，其中，第一層之第 447 1 4 9
五、發明說明（23) 包含至少一項是由第Ιί 元素所組成的族群中選擇 11 I族氮化物系化合物半導體層 族元素、第IV族元素、和第VI族 的，來作為摻雜質。 其中，Α1Ν的第一層 包含一項是由石夕、 選擇的，來作為摻雜 (23 )如項目（2 1 )所述的製造方法， 之第I I I族氮化物系化合物半導體層 鍺、硒、碲、鎂和辞所組成的族群中 質0 (24) —種第III族氮化物系化合物半導體裝置，其中 基板是由藍寶石所製。 、 、 (25) 如項目（24)所述的裝置’其中，第m族氮化物系 化合物半導體’是在藍寶石基板的面㊁上形成的。 (26) 如項目（24)或（25)所述的裝置，其中，不是使用有 機金屬化合物作原始材料的方法’是由含有：連反應濺鍍 法在内的藏鍍法，蒸鑛法；離子電鍍法；雷射燒姓法；和 電子耦合諧振濺鍍法的族群中選擇的。 (27) 如項目（24)到（26)任一所述的裂置，其中，第—層 之第III族氮化物系化合物半導體層，是由Ai/ahlUOSx S 1)所製。 (28) 如項目（24)到（26)任一所述的裝置，其中，第一層 之第111族氮化物系化合物半導體層’是由A 1 N所製。 (29) 如項目（24)到（28)任一所述的裝置，其中，氫氣對 氨氣的混合比例，其流速比是在1 : G · 1到1 : 1的範圍。 (30) 如項目（24)到（28)任一所述的裝置，其中，氫氣對 氨氣的混合比例，其流速比是在1 : 0 · 1到1 : 〇. 5的範圍。
89103695.ptd 第28貢 447149 五、發明說明（¾) (3 1 )如項目（2 4 )到（2 8 )任一所述的裝置，其中，氫氣對 氨氣的混合比例，其流速比約在丨：〇. 3。 (32) 如項目（24)到（31)任一所述的裝置，其中，第—層 之第I I I族氮化物系化合物半導體層被加熱的溫度，是在 1 0 0 0 °C 到 1 2 5 0 °C 的範圍。 (33) 如項目（24)到（32)任一所述的裝置，其中，第二層 之第I I I族氮化物系化合物半導體層’是經由使用有機金 屬化合物作原始材料的方法而形成的。 (34) 如項目（33)所述的裝置，其中，使用有機金屬化合 物作原始材料的方法，為MOCVD法。 如項目（34)所述的裝置，其中，經由MOCVD法，生 成第1 Π族氮化物系化合物半導體的溫度，不低於1 〇 〇 〇 °C。 =6^如項目（26)所述的裝置，其中，不是使用有機金屬 化《物作原始材料的方法’是直流磁控濺鍍法。 (37)如項目（24)到（36)任—所述的裝置，其中，第一層 :1: \族氮化物系化合物半導體層，包含至少-項是由 缓遥二兀杰、第1 V族元素、和第V1族元素所組成的族群中 遠擇的’來作為摻雜質。 镇(^8層)(24)到（36)任—所述的裝置，其中，A1N的 ί 族氮化物系化合物半導體層，包含一項是 為摻雜質。砸、碲、鎖和鋅所組成的族群中選擇的’來作 ⑶）—種製造積層板的方法，包含步驟有：經由不是使
第29頁 149 五、發明說明（25) 用有機金屬化合物作原始材料的方法，在基板上，形成第 一層之第I I I族氮化物系化合物半導體層；在含氫氣和氨 氣的混合氣體中’加熱該第一層之第III族氮化物系化合 物半導體層；然後’在第一層之第π I族氮化物系化合物 半導體層上，形成第二層之第III族氮化物系化合物半導 體層。 (4 0 )如項目（3 9 )所述的製造方法，其中，基板是由藍寶 石所製。 (4 1)如項目（4 0 )所述的製造方法，其中，第111族氮化 物系化合物半導體，是在藍寶石基板的面互上形成的。 (42 )如項目（3 9 )到（4 1)任一所述的製造方法，其中，不 是使用有機金屬化合物作原始材料的方法’是由含有：連 反應濺鍍法在内的濺鍍法；蒸鍍法；離子電鍍法；雷射燒 蝕法；和電子耦合諧振濺鍍法的族群中選擇的。 (43)如項目（39)到（42)任一所述的製造方法，其中’第 —層之第III族氮化物系化合物半導體層，是由AlxGa】-xN (OSxSl)所製。 (4 4)如項目（3 9)到（4 2 )任/所述的製造方法’其中’第 一層之第111族氮化物系化合物半導體層，是由A1 N所製。 (4 5)如項目（3 9)到（4 4)任一所述的製造方法，其中，氫 氣對氨氣的混合比例，其流速比是在卜0. 1到1 : 1的範圍。 (46)如項目（39)到（44)任一所述的製造方法，其中’氫 氣對氨氣的混合比例其流速比是在1 : 0 * 1到1 : 0 · 5的範圍。 (4 7)如項目（3 9 )到（4 4 )任·^所述的製造方法，其中，氫
89103695.ptd 第 頁 乱對1氣的混合比例，其流速比約在1 . 〇 J。 (48)如項目（39)到（47)任—所述的製造方法，1 一層之第I I I族氮化物系化合物半導體層被加熱的^ ’第 是在1 0 0 0 °c到1 2 5 0 t：的範圍。 、、’皿度， —(49)如項目（39)到（48)任—所述的製造方法，发 卜 二層之第I I I族氮化物系化合物半導體声，β扪/、，第 機金屬化合物作原始材料的方法而形成0的广、'丄使用有 使用有機金屬 ，經中MOCVJ) (50) 如項目（49)所述的製造方法，其中 化合物作原始材料的方法’為MOCVD法。 (51) 如項目（50)所述的製造方法，其中， 法，生成第III族氮化物系化合物半導體，.、tMocVD 1 0 0 0 °c。 千导體的溫度，不低於 . ^ 種積層板，其包含：第一層t篦ϊϊΐπ- 合物半導體的緩衝層，以及在緩衝層/九nJ”化物系化 1π族氮化物系化合物半導體層θ上形成的第二層之第 且在第作原始材料的方法而形成的，並 前，在含匕第1 乂族氮化物系化合物半導體層形成之 合氣體之氣氛圍中加熱。 金屬化人所述的製造方法，其中’不是使用有機 (54)如：=材料的方法，是直流磁控錢法。 其中，第'(乂)二)、和(53)住-所述的製造方法’ 至少一項是:^•弟族氮化物系化合物半導體層，包含
明】03695. ptd 組成的族、第1v族元素、和第η族元素所 砰中選擇的，來作為摻雜質。
MB 第31胃 447149 五、發明說明（27) (55) 如項目（39)到（51)、和（53)任一所述的製造方法， 其中，A 1 N的第一層之第I 11族氮化物系化合物半導體層， 匕s —項是由石夕、鍺、础、碌、鎂和鋅所組成的族群中選 擇的’來作為摻雜質。 (56) 如項目（52)所述的積層板，其中，基板是由藍寶石 所製。 (5 7 )如項目（5 6 )所述的積層板，其中，第〖π族氮化物 系化合物半導體，是在藍寶石基板的面旦上形成的。 (58) 如項目（52)、（56)和（57)任一所述的積層板，其 中’不是使用有機金屬化合物作原始材料的方法，是由含 有：連反應濺鍍法在内的濺鍍法；蒸鍍法；離子電鍍法； 雷射燒姓法；和電子耦合错振濺鑛法的族群中選擇的。 (59) 如項目（52)和（56)到（58)任一所述的積層板，其 中’第一層之第III族氮化物系化合物半導體層’是由 αιχ^、χν(〇 $1)所製。 (6〇)如項目（52)和（56)到（58)任一所述的積層板，其 中’第一層之第ΠI族氮化物系化合物半導體層，是由A1 n 所製。 (6 1 )如項目（5 2)和（5 6 )到（6 0 )任一所述的積層板，其 中 氣氣對氣氣的混合比例，其流速比是在1 · 〇 ♦ 1到1:1的 範圍。 ' (62)如項目（52)和（56)到（60)任一所述的積層板，其 令，氣氣對氨氣的混合比例，其流速比是在1 : 1到1 : 〇. 5 的範圍。
89103695.ptd 第32頁 447 1 4 9 五、發明說明（28) (6 3 )如項目（5 2 )和（5 6 )到（6 0 )任一所述的積層板’其 中，氫氣對氨氣的混合比例，其流速比約在1. 〇 · 3 ° (64)如項目（52)和（56)到（63)任一所述的積層板，其 中，第一層之第I 11族氮化物系化合物率導體層被加熱的 溫度，是在1 0 0 0 °C到1 2 5 0 °C的範圍。 (6 5 )如項目（5 2)和（5 6 )到（6 4)任一所述的積層板，其 中，第二層之第111族氮化物系化合物半導體層，是經由 使用有機金屬化合物作原始材料的方法而形成的。 (66) 如項目（65)所述的積層板，其中，使用有機金屬化 合物作原始材料的方法，為MOCVD法。 (67) 如項目（66)所述的積層板，其中，經由MOCVD法， 生成第11 I族氮化物系化合物半導體的溫度，不低於1 〇 〇 〇 °C。 (68) 如項目（58)所述的積層板，其中，不是使用有機金 屬化合物作原始材料的方法，是直流磁控濺鍍法。 (69) 如項目（52)和（56)到（68)任一所述的積層板，其 中’第一層之第III族氮化物系化合物半導體層，包含至 少-項是由第II族元素、第IV族元素、和第VI族元素所組 成的族群中選擇的’來作為掺雜質。 、 (7 0 )如項目（5 2 )和（5 6 )到（6 8 )住一& .4·· 中，-的第一層之第⑴」系:::以層' η:::雜鋅所組成的族《選; [元件編號之說明]
89103695.pld 第33頁 447 1 4 9
五、發明說明C29) 10 發 光 裝 置 11 基 板 15 緩 衝 層 16 η - 型 覆 蓋 層 17 發 光 層 18 Ρ- 型 覆 蓋 層 19 透 光 電 極 20 Ρ- 型 電 極 塾 21 η- 型 電 極 墊 89103695.ptd 第34頁 4471 4 9 圖式簡單說明 在所附的圖示中： 圖1是顯示A1N薄膜的厚度，和GaN層的結晶性之間關係 的曲線圖； 圖2是顯示AiN生成的溫度’和GaN層的結晶性之間關係 的曲線圖； 圖3是顯示作為本發明具體例之發光二極體； 、圖4是顯示為了在A丨N緩衝層（經由直流磁控濺鍍法所形 成表2中樣品上生成，經由M0CVD法，所形GaN層的振動 曲線； 、圖5疋顯不為了在A丨N緩衝層（經由直流磁控濺鍍法所形 成表2中樣品w上生成，經由心以1)法，所形成GaN層的振 動曲線； ，圖6是顯示為了在A1 N緩衝層（經由直流磁控濺鍍法所形 成表2中樣品上生成，經由MOCVD法，所形成GaN層的振 動曲線； 圖7A到7E是顯不表2中樣品的RHEED圖的照相；以及 圖8是顯示表2中樣品互的顯微照相； 圖9是顯示表2中樣品的顯微昭相； 顯示表2中樣品-c的顯微照相；以及 圖11疋顯示表2中樣品㈣顯微照相；

Claims (1)

  1. 447149 六、申請專利範圍 1. 一種第I I I族氮化物系化合物半導體裝置，其包含： 一基板； 經由不是使用有機金屬化合物作原始材料的方法，在該 基板上所形成的，具有厚度從50A到3000A的第一層之第 11 I族氮化物系化合物層；以及 在該第一層之第ΠI族氮化物系化合物層上，所形成的 苐一層之第I I ί族氮化物系化合物半導體層。 2 _如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該基板包含藍 寶石基板。 3.如申請專利範圍第2項之裝置，其中，該第一層之第 ΠI族氮化物系化合物層，是在該藍寶石基板的面§上形成 的。 4_如申請專利範圍第1項之裝置，其中，不是使用有機 金屬化合物作原始材料的該方法，是由含有：連反應濺鍍 法在内的进鍍法；蒸鍍法；離子電鍍法；雷射燒蝕法；和 電子耦合諧振濺鍍法的族群中選擇的。 5 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該第一層之第 ^工族氮化物系化合物層’包含八^^^^‘乂^)。 6.如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該第一層之第 Π ί族氮化物系化合物層，包含Α〖Ν。 7·如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該第一層之第 111族氮化物系化合物層的厚度，不比1 〇 〇 Α小，但小於 1 00 0 A。 8 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該第一層之第
    89103695.ptd 第36頁 4471^9 六、申請專利範園 I 11族氮化物系化合物層’是在該基板加熱到不低於40 〇 °C 的溫度時形成的。 9.如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該第一層之第 I Π族氮化物系化合物層’是在含有氫氣或氮氣、和氨氣 的混合氣體中，在1 〇⑽°C到1 2 5 0 °C的溫度下加熱。 1 0.如申請專利範圍第1項之裝置，其中’該第二層之第 111族氮化物系化合物半導體層，是經由有機金屬化學氣 相沈積法形成的。 11. 一種第ΠI族氮化物系化合物半導體裝置’其包含： 一藍寶石基板； 經由濺鍍方法，在該藍寳石基板上所形成的乂具有厚度 從50 A到300 0 A的第一層之第III族氮化物系化合物層’ 以及 經由有機金屬化學氣相沈積法，當該藍寶石基j反保持在 looot；到1 250 °c的溫度下，在該第一層之第111族氣化= 系化合物層上’所形成的第二層之第I π族氮化物系化σ 物半導體層。 1 2.如申請專利範圍第11項之裝置，其中，該第一層之 第I 11族氮化物系化合物層，包含A 1 Ν。 为 1 3.如申請專利範圍第11項之裝置，其中，/第層之、 第I I I族氮化物系化合物層的厚度，不比1 〇0 A小’但小於 1 0 0 0 A。 1 4.如申請專利範圍第丨丨項之裝置，其中’氮氣或氣氣< 的運載氣體，被用於該有機金屬化學氣相沈積法中，以形
    89103695.ptd 第37頁 447 1 49 六、申請專利範圍 成A第一層之第I I I族氮化物系化合物半導體声 1 5·—種製造第11 I族氮化物系化合物半導s 吐 ++ k X f 狀置的大 去’其包含步驟： J乃 在不低於40 0 °C的溫度下，經由濺鍍方法，在 板上形成A I N的缓衝層；以及 貝石基 、當加熱該藍寶石基板時，經由有機金屬化學氣相 法，在该緩衝層上形成第I Π族氮化物系化合物半導體層 16.如申請專利範圍第15項之方法，其中，該緩衝 在忒k寶石基板的面§上形成的。 17‘如申請專利範圍第15項之方法，其中，氫氣或氮 的運載氣體被用於該有機金屬化學氣相沈積法中，在至+ 和該緩衝層接觸的該第Π I族氮化物系化合物半導體層/ 成時。 3 y 1 8 · —種製造第πI族氮化物系化合物半導體裝置的方 法’其包含步驟： 經由不是使用有機金屬化合物作原始材料的方法，在基 板上’形成第一層之第I 11族氮化物系化合物層； 在含氫氣或氮氣、和氨氣的混合氣體之氣氛圍中，加熱 該第一層之第I 11族氮化物系化合物層；然後 在該第一層之第111族氮化物系化合物層上，形成第二 層之第I I I族氣化物系化合物半導體層。 1 9 ·如申請專利範圍第1 8項之方法，其中，該基板包含 藍寶石基板。 __國1 1 圓國圓__ J \\3l2\2d-code\S9-05\89103695.ptd 第38頁 44714 9 六、申請專利範圍 2 0 如申請專利範圍第1 9項之方法，其中，該第一層之 第I I I族氮化物系化合物層，是在該藍寶石基板的面旦上形 成的。 2 1.如申請專利範圍第1 8項之方法，其中，不是使用有 機金屬化合物作原始材料的該方法，是由含有：連反應濺 鍍法在内的濺鍍法；蒸鍍法；離子電鍍法；雷射燒蝕法； 和電子耦合諧振濺鍍法的族群中選擇的。 2 2,如申請專利範圍第1 8項之方法，其中，該第一層之 第I I I族氮化物系化合物層，包含A lx Ga^N ( 0 S X S 1 )。 2 3.如申請專利範圍第1 8項之方法，其中，該第一層之 第I I I族氮化物系化合物層，包含A 1 N。 2 4.如申請專利範圍第1 8項之方法，其中，該氫氣或該 Ιι氣、對該氨氣的混合比例，其流速比是在1 : 0. 1到1 : 1的 範圍。 2 5.如申請專利範圍第1 8項之方法，其中，該氫氣或該 氮氣、對該氨氣的混合比例，其流速比是在1 :0. 1到1 : 0. 5 的範圍。 2 6.如申請專利範圍第1 8項之方法，其中，該氫氣或該 氮氣、對該氨氣的混合比例，其流速比約在1 : 0. 3。 2 7,如申請專利範圍第1 8項之方法，其中，該第一層之 第I I I族氮化物系化合物層被加熱的溫度，是在1 0 00 °C到 1 25 0 °C的範圍。 2 8.如申請專利範圍第1 8項之方法，其中，該第二層之 第I I I族氮化物系化合物半導體層，是經由使用有機金屬
    U3]2\2d-code\89^05\89103695.ptd 第39頁 d 4 7 1 4 9 六'申請專利範圍 化合物作原始材料的方法而形成的。 2 9.如申請專利範圍第2 8項之方法，其中，使用有機金 屬化合物作原始材料的該方法，是有機金屬化學氣相沈積 法。 3 0 .如申請專利範圍第2 9項之方法，其中，經由該有機 金屬化學氣相沈積法，用以生成該第二層之第II I族氮化 物系化合物半導體的溫度，不低於1 0 0 0 °C。 3 1. —種第I I I族氮化物系化合物半導體裝置，其包含： 第一層之第I I I族氮化物系化合物的緩衝層；以及 在該緩衝層上形成的第二層之第I I I族氮化物系化合物 半導體層， ^ 其中，該缓衝層是經由不是使用有機金屬化合物作原始 材料的方法而形成的，並且在該第二層之第I I I族氮化物 系化合物半導體層形成之前，在含氫氣或氮氣、和氨氣的 混合氣體中加熱。
    \\312\2d-code\89-05\89l03695.ptd 第40頁
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