TWI360234B - Production method of group iii nitride semiconduct - Google Patents

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TWI360234B TW095112121A TW95112121A TWI360234B TW I360234 B TWI360234 B TW I360234B TW 095112121 A TW095112121 A TW 095112121A TW 95112121 A TW95112121 A TW 95112121A TW I360234 B TWI360234 B TW I360234B
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1360234 » « 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種利用於發光二極體、雷射二極體及收 光元件等之可靠性優異的III族氮化物半導體元件之製法。 【先前技術】 III族氮化物半導體，具直接遷移型能帶寬（band gap)構 造，該能帶寬能量相當於自可視光至紫外光區域。利用該 性質，目前和藍色•藍綠色之LED、紫外LED及螢光物質 # 加以組成之白色LED等之發光用元件正被實用化。 氮化物單結晶，其本身欲獨立成長較困難。其原因乃是 構成物質之氮的違離性高，在抽拉成長法等之中無法事先 將氮固定之故。 因此，III族氮化物半導體元件之製造，一般係採用有機 金屬化學氣相沉積法（MOCVD)。此方法係在反應空間內， 在可加熱之治具上設置單結晶基板，將原料供給該基板表 面，而在基板上成長氮化物半導體單結晶之磊晶膜之方 ® 法。此時之單結晶基板方面，係使用藍寶石及碳化矽（SiC) 等。但是，即使該些單結晶基板上直接成長氮化物半導體 單結晶時，基板結晶和氮化物單結晶存在有晶格不匹配 (lattice mismatch)，因此大多在氮化物單結晶內發生由其所 引起的結晶缺陷，故無法獲得結晶性良好的磊晶膜》因此， 爲了獲得結晶性良好的磊晶膜，而有幾個提案係在基板和 磊晶膜之間，成長相當於具有抑制結晶缺陷之發生的功能 之緩衝層的方法。 1360234 ' 代表性方面，有在400~600°C之溫度將有機金屬原料和氮 源同時供給到基板上，而堆積被稱爲低溫緩衝層之層，其 後使溫度上昇’以實施被稱爲低溫緩衝層之結晶化的熱處 理，而使隨後作爲目的之III族氮化物半導體單結晶進行磊 晶成長的方法（參考日本特開平2-229476號公報）。又，具 備有：在基板表面堆積III族金屬之微粒子的第一步驟、在 含有氮源之環境中將該微粒子加以氮化的第二步驟、及在 已氮化之該微粒子上成長作爲目的之III族氮化物半導體 ® 單結晶的方法係爲周知者（參考國際公開第02/ 1 7 369號公 報）。藉該些方法的出現，可獲得某個程度在結晶性上良好 的III族氮化物半導體單結晶。 又提案有：以更提高半導體元件之性能作爲目標，以活 性層之結晶性之提高或活性層之膜厚的均勻化作爲目的， 而在活性層之成長中途或成長後，中斷半導體層之成長（例 如，參考日本特開200 1 -57442號公報及特開2003-2 1 8034 號公報）。 ® 不過，對半導體發光元件而言，在發光波長、定格電流 下之順向電壓及發光強度、及元件之可靠度很重要。判斷 可靠度之一個指標方面，係爲靜電耐壓特性，近年來，電 子業界均期望有優異之靜電耐壓特性的半導體元件出現。 【發明內容】 本發明之目的在提供一種具有優異之靜電耐壓特性，且 可靠度提高之ΠΙ族氮化物半導體元件的製造方法。 本發明提供下列之發明 1360234 ' (1) 一種in族氮化物半導體元件之製造方法，係在基板 上依序地具有由III族氮化物半導體所形成的n型層、活性 層、及ρ型層的III族氮化物半導體元件之製造方法，其特 徵爲在η型層成長中及/或成長後，在活性層之成長前降低 半導體之成長速度。 (2) 如上述1項之III族氮化物半導體元件之製造方法， 其中被降低之成長速度係在lM m/時以下。 (3) 如上述2項之III族氮化物半導體元件之製造方法， ® 其中半導體的成長被中斷（被降低之成長速度係爲0)。 (4) 如上述3項之III族氮化物半導體元件之製造方法， 其中中斷中之環境係由氮源及載氣所形成。 (5) 如上述1至4項中任一項之III族氮化物半導體元件 之製造方法，其中η型層包含η接觸層及η包覆層，該η 包覆層含有In » (6) 如上述5項之ΠΙ族氮化物半導體元件之製造方法， 其中在η包覆層之成長前降低半導體之成長速度。 ® (7)如上述6項之III族氮化物半導體元件之製造方法， 其中在η接觸層之成長後，在η包覆層之成長前中斷半導 體之成長。 (8) 如上述1至7項中任一項之III族氮化物半導體元件 之製造方法，其中降低成長速度之時間爲3 0秒以上4小時 以下。 (9) 如上述1至7項中任一項之III族氮化物半導體元件 之製造方法，其中降低半導體之成長速度後之低成長速度 1360234 ' 層的膜厚係爲100nm以下。 (10) 如上述1至9項中任一項之in族氮化物半導體元件 之製造方法，其中成長速度降低之期間的基板溫度，係爲 正要降低之前的η型層的基板溫度以上。 (11) 如上述1至10項中任一項之III族氮化物半導體元 件之製造方法’其中成長速度降低之期間的基板溫度，係 爲 900~ 1 400°C。 (1 2)如上述1至1 1項中任一項之III族氮化物半導體元 • 件之製造方法，其中載氣係含有氫之氣體。 (13) 如上述1至12項中任一項之III族氮化物半導體元 件之製造方法，其中氮源之流量爲1~20公升/分。 (14) —種III族氮化物半導體元件，其係以上述1至13 項中任一項之III族氮化物半導體元件之製造方法所製造。 (15) —種III族氮化物半導體發光元件，其係在上述14 項之III族氮化物半導體元件的η型層上設有負極，在p 型層上設有正極》 ® 製造III族氮化物半導體元件之時，若依照本發明，將在 η型層成長中及/或成長後，在活性層之成長前降低半導體 之成長速度作爲要點的話，可獲得具有優異之靜電耐壓特 性，且可靠度提高之ΙΠ族氮化物半導體元件。 雖然藉由在η型層成長中及/或成長後’在活性層之成長 前降低半導體之成長速度，以改良靜電耐壓特性之理由尙 未定，不過藉降低半導體之成長速度可使截至目前製成的 η型層的表面被平坦化，推測應可改善此後成長的半導體 1360234 層之結晶性。不過，本發明並不限定於該理 【實施方式】 III族氮化物半導體發光元件，係如第1圖 上依序地實施由III族氮化物半導體所形成ί 型層3、活性層4、及ρ型層5之結晶成長， Ρ型層5之一部分以腐蝕加以除去，而露出Γ 在殘留之Ρ型層5上形成正極10，在露出的 成負極的構造係爲周知者。本發明的製造方 • 地使用此種構造之III族氮化物半導體發光另 基板方面’可使用：藍寶石單結晶（Ah〇3 : Μ面、R面）、尖晶石單結晶（Mg AhCM、ZnO 〇2單結晶、LiGaCh單結晶' MgO單結晶等之_ Si單結晶、SiC單結晶、GaAs單結晶、A1N 單結晶及ZrB2單結晶等之硼化物單結晶等的 周知者。本發明中亦含有該些周知的基板材 制地使用任何基板材料。在該些材料中以藍 ® S i單結晶爲較佳。此外，基板的面方位並未半 可爲剛好的基板，亦可爲賦予切角的基板。 基板上通常係經由如前述之日本特開平2_ 及國際公開第02/17369號公報手冊中揭示之 層η型層、活性層、及ρ型層。視所使用的 之成長條件’亦有不須要緩衝層之情況。 III族氮化物半導體方面，例如大多 AlxGaylnzNi-AMA (0 S χ g 1 ' 〇 ^ γ 各 j、 由。 所示，在基板 β緩衝層2、n 將活性層4及 1型層3，分別 η型層3上形 法可毫無限制 i件。 A面、C面、 單結晶、LiA1 L化物單結晶、 單結晶、GaN 基板材料係爲 料，可毫無限 寶石單結晶及 I別限制。又， 2 2 94 76號公報 緩衝層，而積 基板或磊晶層 爲以一般式 1360234 =1。記號Μ是表示氮（N)以外的另外之第V族元素，A < 1。）所表示的III族氮化物半導體係爲周知。本發明中亦 含有該些周知的III族氮化物半導體，可毫無限制地使用以 —般式 Al»Ga,InzNI AMA (OS xs 1、Yg 1、OS zs 1 ' 且 X + Y + Z =卜記號Μ是表示氮（N)以外的另外之第V族元素， 0蕊A < 1。）所表示的III族氮化物半導體。 III族氮化物半導體除了 A卜Ga、及In以外，可含有另 外之III族元素，因應於需要亦可含有Ge、Si、Mg、Ca、 ® Zn、Be、P、As及B等之元素。又，並不限於刻意地添加 之元素而已，亦有包含隨成膜條件等而改變所必需包含的 雜質、及原料、反應管材質中所含有的微量雜質之情況。 這些III族氮化物半導體的成長方法並未特別限定，可適 當地採用習知的MOCVD(有機金屬化學氣相沉積法）、 HVPE(氫化物氣相沉積法）、MBE(分子線磊晶法）等使III族 氮化物半導體成長的所有習知方法。由膜厚控制性、量產 性之觀點來看，較佳的成長方法，是爲M OCVD法中。在 _ MOCVD中’使用氣（Η〇或氮（Ν2)作爲載氣（carrier gas)，使 用三甲基鎵（TMG)或三乙基鎵（TEG)作爲III族原料之鎵來 源，使用三甲基鋁（TMA)或三乙基鋁（TEA)作爲鋁之來源， 使用三甲基銦（TMI)或三乙基銦（TEI)作爲銦之來源，使用氨 (NH〇、聯氨（N2H4)等作爲V族原料之n源。摻雜物方面， 在η型中使用單矽烷（SiH4)或二矽烷（shH〇作爲Si原料， 可利用鍺烷（GeH〇、或四甲基鍺（（CH + Ge)或四乙基鍺 ((CzH + Ge)等之有機鍺化合物作爲Ge原料。在MBE中，元 -10- 1360234 • · 素狀的鍺亦可利用作爲接雜源。在P型中使用例如雙環戊 —烯基鎂（CpzMg)或雙乙基環戊二烯基鎂（EtCp^Mg)作爲 Mg原料。 η型層通常係由基底層、n接觸層、及η包覆層所構成^ 基底層宜爲AhGai^N層（OSxSl，較佳爲〇SxS〇.5，更 佳爲OSxSO.l)所構成。其膜厚爲〇.l#m以上，較佳爲 〇· 5//m以上’更佳爲l#m以上。作成該膜厚以上時，容 易獲得結晶性良好的AhGa,., N層》 ^ 雖然在基底層中使η型雜質爲lxl〇17〜ΐχίο19 /cm3之範圍 內的話即可，但是以未摻雜（<lxl〇l7/cm3)時可維持良好的 結晶性之點來看爲較佳。η型雜質方面，雖然並未特別限 定，但是可爲例如Si、Ge、及Sn等，較佳爲Si及Ge。 使基底層成長時之成長溫度，是以調整爲800~1200°C爲 較佳’更佳爲1 000〜1200°C之範圍。在該成長溫度範圍內成 長的話’可獲得結晶性良好的基底層。並且，MOCVD成長 爐內的壓力係調整成15〜40kPa。
® η接觸層方面，和基底層同樣地宜爲由AhGai.*N層（OS xSl，較佳爲OSxSO.5’更佳爲〇$χ各o.i)所構成爲宜。 摻雜η型雜質爲較佳，η型雜質含有ixi〇17〜ixl〇19/cm3, 較佳爲Ixl0l8~lxl0l9/cm3之時’以可維持和η歐姆電極之 良好歐姆接觸、龜裂產生之抑制、良好結晶性之維持之點 爲較佳。η型雜質方面，雖然並未特別限定，但是可爲例 如Si、Ge、及Sn等，較佳爲Si及Ge。成長溫度和基底層 相同。 -11- 1360234 構成基底層及η接觸層的ηι族氮化物半 時爲較佳。其合計膜厚宜設定爲2〜2〇 V m 爲2~15/zm之範圍內，更佳爲3~12#m之 此範圍內之時，可良好地維持半導體的結 在η接觸層及發光層之間，宜設置η包 將η接觸層之最表面上產生的平坦性之 故。π包覆層可由AiGaN、GaN、GaInN等 爲該些構造之異質接合或多數次疊層的超 GalnN之情況，當然希望能作成比活性層 寬（band gap)更大。 雖然η包覆層之膜厚並未特別加以限 0.005~0.5//ιβ’ 更佳爲 〇.〇〇5~〇.l//me η 包 濃度較佳爲lxlOl7~lxl〇18/cm3，更佳爲 /cm3。摻雜濃度爲該範圍之時，從良好的 元件之動作電壓的降低之觀點來看爲較佳 該在η型層成長中或成長後，在活性層 導體之成長速度。成長速度之降低可實施 速度之降低可在基底層' η接觸層及η包 施。η包覆層含有In之情況，在成長速度 板溫度提高時，η包覆層中之In在成長速 解昇華的可能性，所以成長速度之降低係 長中途或成長後，η包覆層之成長前實施J 降低之成長速度以lem/小時爲宜β ΙΑ 無法獲得表面平坦性提高之効果。更佳爲 導體爲同一組成 之範圍內，較佳 範圍內。膜厚在 晶性。 覆層。這是爲了 惡化加以掩蓋之 來形成。亦可作 晶格構造。作成 之GalnN的能帶 定，但是較佳爲 覆層之η型摻雜 1x10 丨8〜1x10" 結晶性之維持及 〇 之成長前降低半 多次。又，成長 覆層之任一者實 降低之期間使基 度降低之中有分 在π接觸層之成 善宜。 m/小時以上時， I 0.7 μ m /小時以 1360234 下，特佳爲0.5//m/小時以下。此外，本發明中，含有降低 之成長速度爲〇之情況。即使降低之成長速度爲〇之時’ 可獲得本發明之效果。此時’半導體之成長速度之降低， 即意味著半導體之成長中斷。以往，將成長速度作成0, 以將半導體之成長速度中斷時，可獲得優異之靜電耐壓特 性。 使成長速度降低之方法，可使用任何方法》例如，將III 族原料減量，使成長溫度過度地上昇，而使載氣流量增大 • 等。其中’亦以藉將III族原料減量而實施爲宜。將氮源減 量時’則至目前爲止成長的半導體恐有分解之虞。從而， 成長速度之降低中亦以持續供給某個程度以上之氮源爲 宜。氮源方面，例如NH3之流量爲1 ~20公升/分爲宜。爲 1公升/分以下時！截至目前爲止成長的半導體恐有分解之 虞。超過20公升/分以上增大時，效果上之差有限，僅成 本增加而已。更佳爲3~18公升/分，特佳爲5〜15公升/分。 對載氣之流里比方面’以比1更小爲宜，更佳爲小於2/3, ®特佳爲小於1/2 » 同樣地’成長中斷係以藉I π族原料之供給停止來實施爲 宜。雖然亦可同時停止氮源，但是停止氮源時，截至目前 爲止成長的半導體恐有分解之虞。從而，成長中斷中亦以 持續供給氮源爲宜。氮源方面，例如N Η 3之流量爲上述者。 載氣係和η型層之通常成長時相同，以Η 2和Ν 2之混合 氣體爲宜。富含Η2 ’即Η2對Ν 2之流量比爲大於1時，可 提商形成的半導體之結晶性，故爲宜。Η 2對Ν 2之流量比爲 -13- 1360234 ' 層爲本發明中所常用。活性層之膜厚方面，雖然並未特別 限定，但是可爲獲得量子效果程度之膜厚，即臨界膜厚， 例如較佳爲1〜10nm，更佳爲2~6nm。膜厚爲上述範圍時， 在發光輸出之點較佳。又，活性層除了如上述爲單一量子 井（SQW)構造以外，亦可爲使上述Gai.,In,N作爲井層，和 能帶寬能量比井層更大之AhGa^NiOScSOJ且b>c)障壁 層所形成之多重量子井（MQW)構造。
AlcGa.-cN障壁層之成長溫度宜爲700°C以上之溫度，更 ® 佳爲在8 00〜1100 °C成長時，結晶性變成良好較佳。GalnN 井層在600~900°C、較佳爲在700~900°C成長。即，MQW之 結晶性變成良好，因此在層間變化成長溫度爲宜。 P型層通常係由p包覆層及p接觸層所構成。但是，p包 覆層可兼作爲P接觸層。p包覆層方面，係爲比活性層之 能帶寬之能量更大之組成，雖然只要對活性層可阻斷載體 者的話並未特別加以限定，但是宜爲AldGnN(0< dS 0.4， 較佳爲0.1SdS0.3)者。當p包覆層由AlGaN所構成之時， ® 以對活性層可阻斷載氣之點爲較佳。p包覆層之膜厚雖然 並未特別加以限定，但較佳爲1〜400nm，更佳爲5~100nm。 P包覆層之P型摻雜濃度是以1x10"〜lxl〇21 /cm3爲較佳。 更佳爲lxl 019 /cm3~lxl〇M /cm3 » p型摻雜濃度爲上述範 圍之時，不會有結晶性降低，而可獲得良好的p型結晶。 P接觸層方面，至少爲含有AhGai.eN(0Se<0.5，較佳爲 0SdS0.2，更佳爲OSdSO.l)之in族氮化物半導體層》 A1組成爲上述範圍之時，可維持良好結晶性和與正極的良 1360234 好歐姆接觸之點爲較佳。使p型摻雜物含有lxio18〜lxio21 /cm3之濃度，較佳爲含有lxl〇19 /cm3~lxl〇jo /cm3之濃度 時，以可維持良好的歐姆接觸、龜裂產生之防止、良好結 晶性的維持之點爲較佳。p型雜質方面，雖然並未特別加 以限定，但是較佳爲例如Mg。雖然膜厚並未特別加以限 定，但是較佳爲0 · 0 1 ~ 0.5 /z m，更佳爲0.0 5 ~ 0.2 5以m。膜 厚在該範圍時，在發光輸出之點爲較佳。 η接觸層及ρ接觸層中係分別使負極及正極以該技術領 ® 域中所習知的慣用手段來設置。個別之構造亦包含以往公 知的構造，可毫無限制地使用任何之構造者。 本發明之III族氮化物半導體元件具有優異的靜電耐壓 特性，因此可提高以該元件製作發光元件或受光元件之時 的良率。又，亦可提高組裝由該技術所製作之晶片的行動 電話、顯示器及面板類等之電子機器，或組裝該電子機器 的汽車，電腦及遊戲機等之可靠度。 實施例 ^ 雖然以下將以實施例具體地說明本發明，但是本發明並 不僅限定於該些實施例而已。 (實施例1) 第2圖是顯示本實施例中所製作的III族氮化物半導體發 光元件的疊層構造之模式圖。 在藍寶石所形成的基板1上疊層ΠΙ族氮化物半導體之構 造體，一般係利用減壓MOCVD手段，以下列的程序來形 成。首先，將（000 1 )-藍寶石基板1載置於以高頻（RF)感應 -16· 1360234 加熱式電熱器加熱到成膜溫度的半導體用高純度石墨製載 具（susceptor)上。載置之後，使氮氣流通在具備有該基板載 具的不銹鋼製之氣相成長反應爐內，將爐內清掃。 在氣相成長反應爐內，將氮氣連續地8分鐘流通之後， 將電感加熱式加熱器作動，使基板1的溫度在1 〇分鐘期間 從室溫昇溫到600°C。使基板1的溫度持續地保持在600°C 之下，使氫氣及氮氣流通，並使氣相成長反應爐內的壓力 作成1.5x104Pa。在該溫度及壓力下放置2分鐘，使基板1 ® 的表面被熱清洗。在熱清洗完成之後，停止氮氣對氣相成 長反應爐內的供給。氫氣的供給則繼續。 其後，在氫氣環境中，使基板1的溫度昇溫到1 1 20°C。 確認在1120°C溫度穩定之後，將三甲基鋁（TMA)之蒸氣及 隨伴的氫氣在 8分30秒間供給到氣相成長反應爐內。因 而，和在氣相成長反應爐的內壁上將含有自以前附著的氮 之堆積沉積物的分解所產生的氮原子起反應，而在藍寶石 基板1上附著數nm厚度的由氮化鋁（A1N)所構成之緩衝層 2。停止伴隨TMA蒸氣的氫氣對氣相成長反應爐內的供給， 而完成緩衝層2之成長之後，待機4分鐘，使殘留於氣相 成長反應爐內的TMA完全排出。 接著，以15公升/分供給氨（NH3)氣到氣相成長反應爐 內，經過4分鐘之後，一方面繼續氨氣之流通’一方面將 載具的溫度降低至1 040 °C。在確認載具之溫度降至1〇40 °C 之後，暫時等待溫度穩定化，而開始三甲基鎵（TMG)對氣 相成長反應爐內的供給，使未摻雜的GaN所構成的基底層 -17- 1360234 • 3a涵蓋1小時而成長。基底層3a之層厚爲2/zm。此時之 載氣方面係使用Η 2和N 2， Η 2對Ν 2之流量比爲5，總流量 爲4 0公升/分。 其次，使基板之溫度上昇到1120°C，溫度穩定之後，使 用四甲基鍺（（CH3)4Ge)流通18秒期間，其後停止18秒期間 之流通。使該循環反覆地進行100次，而形成厚度2.0 μ m 之Ge濃度周期性地變化之Ge原子高濃度層及Ge原子低濃 度層交互地疊層之Ge摻雜的GaN所構成的η接觸層3b。η ® 接觸層全體之平均載體濃度爲5xl018 cm_3。 在η接觸層3b成長完成之後，僅將TMG及（CH + Ge對 氣相成長反應爐內的供給實施減量，不改變成長溫度、載 氣流量、氨流量，在0.06 a m/時之成長速度下30分之期間’ 而成長厚度30nm之降低半導體之成長速度的低成長速度 層 3b’ 。 低成長速度層3b’的成長完成之後，在7 50 °C來疊層未 摻雜之由In。. uG a。. 97 N所構成之η包覆層3c。該η包覆層 ® 3c係將三乙基鎵（TEG)作爲鎵源’將三甲基鋁（ΤΜΑ)作爲鋁 源，將三乙基銦（ΤΜΙ)作爲銦源而實施成長’層厚係作成 1 8 n m。 其次，將基板1之溫度作成730°C，將含有由GaN所形 成的障壁層4a、及由In。.^Ga。.75 N所形成的井層4b共5 周期構造的多重量子井構造所形成的活性層4設置於η包 覆層3c上。形成多重量子井構造的活性層4之時，首先， 將障壁層4a接合在η包覆層3c上而設置。 -18- 1360234 、 \ 由GaN所形成的障壁層4a，係以三乙基鎵（TEG)作爲鎵 源而成長。將層厚作成8nm，並未摻雜。由InD25Gae 75 N 所形成的井層4b ’係以三乙基鎵（TEG)作爲鎵源，以三乙基 銦（TMI)作爲銦源而實施成長。將層厚作成2.5nm,並未摻 雜。 在由多重量子井構造所形成的活性層4上，形成由鎂（Mg) 摻雜的P型AlmGamN所形成的p包覆層5c。膜厚係作 成10nm。在p包覆層5c上更形成Mg慘雜的GaN所構成的 ® P接觸層 5b。Mg之摻雜源中係使用雙環戊二烯基鎂 (bis-CpzMg)。Mg添加到使p型接觸層的正孔濃度成爲8x 10丨7/cm、p接觸層5b的膜厚係作成170nm。 在P接觸層5b的成長完成之後，停止感應加熱式電熱器 之通電，花20分鐘使基板1的溫度降低到室溫。在降溫中， 使氣相成長反應爐內之環境僅由氮氣構成。在確認基板1 的溫度已降低到室溫之後，將疊層構造體從氣相成長反應 爐取出到外部。在此時點，上述之p接觸層5b即使不進行 ® 使P型載體（Mg)電性活化之退火處理時，亦顯示出p型的 傳導性。 其次，利用本業界所周知的微影蝕刻技術及乾式蝕刻技 術，僅在形成負極20之預定領域，將η接觸層3b之Ge原 子高濃度層露出。在露出的Ge原子高濃度層之表面上’形 成疊層鈦及金（半導體側爲鈦）之負極20。 在成爲殘置之P接觸層5b的表面全域上，利用一般之真 空濺鍍手段及公知之微影鈾刻手段等，而形成從半導體側 -19- 1360234 * 依序地疊層鎳及金之正極10。 其後，將350/zm角之平面視爲正方形的LED晶片加以 切斷’並將其載置在導線架上，將金導線結線到導線架， 而作成使元件驅動電流從導線架流通到LED晶片。 使元件驅動電流經由導線架朝順方向流動於正極1 〇和 負極20之間。使順方向電流作成20mA之時的順方向電壓 係爲3.5V。並且，流出20mA之順方向電流時之射出的藍 色帶發光中心波長爲460nm。並且，使用一般的積分球測 • 定的發光強度’達到5mW，故可獲得形成高的強度之發光 之III族氮化物半導體發光元件。 又，所獲得的發光元件之靜電耐壓特性（ESD)藉人體模式 (HB模式）而實施之結果，在面內20點中所有20點均爲 2000V以上。 (實施例2) 除了在η接觸層3b成長完成之後，僅將TMG及（CH + Ge 對氣相成長反應爐內的供給實施減量，不改變成長溫度、 ® 載氣流量、氨流量，而實施30分之期間的半導體之成長中 斷以外，和實施例1同樣地作成III族氮化物半導體。從而， 本實施例中未存在低成長速度層3b’ 。 使所獲得的發光元件和實施例1作同樣的評價之後，使 順方向電流作成20mA之時的順方向電壓係爲3.5V。並且， 流出20mA之順方向電流時之射出的藍色帶發光中心波長 爲4 60n m。並且，使用一般的積分球測定的發光強度，達 至！] 5mW，故可獲得形成高的強度之發光之in族氮化物半 -20 - 1360234 導體發光元件。又’靜電耐壓特性（ESD)中 以上者’在面內20點中係爲所有20點。 (實施例3) 除了在成長η接觸層3b之總厚度的1/2 甲基鍺（（CH + Ge) 18秒期間，其後停止18 使該·循環反覆地進行50次之後，完全停止 對氣相成長反應爐內的供給，不改變成長淫 氨流量，而實施30分之期間的半導體之成 ® 實施例2同樣地作成III族氮化物半導體。 中，η接觸層3b之成長中及剛成長後實施 長中斷。 使所獲得的發光元件和實施例1作同樣 順方向電流作成20mA之時的順方向電壓合 流出20mA之順方向電流時之射出的藍色 爲 460nm。並且，使用一般的積分球測定 到5.2mW，故可獲得形成高的強度之發光之 ^ 導體發光元件。又，靜電耐壓特性（ESD)中 以上者，在面內20點中係爲所有20點。 (比較例） 除了在η接觸層3b成長完成之後，立即 750 °C，而實施η包覆層3c之成長以外， 地作成III族氮化物半導體。 使所獲得的發光元件和實施例1作同樣 順方向電流作成20mA之時的順方向電壓ί;
，顯示爲2000V 之後，即流通四 秒期間之流通。 TMG 及（CH + Ge ί度、載氣流量、 長中斷以外，和 即，在本實施例 2次半導體之成 的評價之後，使 ^爲3.5 V。並且， 帶發光中心波長 的發光強度，達 .III族氮化物半 ，顯示爲2000V 將基板溫度降至 和實施例1同樣 的評價之後，使 舌爲3.5V。並且， -21- 1360234 Λ • 流出20mA之順方向電流時之射出的藍色帶發光中心波長 爲460nm。並且’使用一般的積分球測定的發光強度，達 到5mW，故可獲得形成高強度之發光之πΐ族氮化物半導 體發光元件。但是，靜電耐壓特性（ESD)中，顯示爲2000V 以上者，在面內20點中僅有3點》 產業上利用之可行性 本發明的III族氮化物半導體，利用於發光二極體及雷射 二極體等發光元件及受光元件等之時，可實現靜電耐壓特 Φ 性優異且穩定的裝置，因此其在產業上的利用價値極大。 【圖式簡單說明】 第1圖是以模型顯示一般之III族氮化物半導體發光元件 之剖面的圖。 第2圖是以模型顯示在實施例1中所製作的本發明之ΠΙ 族氮化物半導體發光元件之剖面的圖。 【符號之說明】 1 基板 2 緩衝層 3 η型層 3b η接觸層 3a 基底層 3b' 低成長速度層 3c η包覆層 20 負極 10 正極 4 活性層 -22- 1360234 5 P型層 5 c P包覆層 5b P接觸層 4 a 障壁層 4b 井層
-23

Claims (1)

1360234 修正本
第951 12121號「III族氮化物半導體元件之製造方法」 專利案 十、申請專利. 1. 一種III族氮化物半導體元件之製造方法，其特徵係在基 板上依序地具有由III族氮化物半導體所形成的η型層、 活性層 '及Ρ型層的III族氮化物半導體元件之製法，其 中η型層包含η接觸層及η包覆層，該η包覆層含有Ιη ，在η型層成長中及/或成長後，在活性層之成長前中斷 半導體之成長’其中成長中斷之期間的基板溫度係爲 9 00〜1400 °C，而且爲正要中斷之前的η型層的基板溫度 以上，中斷成長之時間爲30秒以上4小時以下。 2. 如申請專利範圍第1項之πΐ族氮化物半導體元件之製造 方法，其中中斷中之環境係由氮源及載氣所形成。 3 ·如申請專利範圍第1項之111族氮化物半導體元件之製造 方法，其中在η包覆層之成長前中斷半導體之成長。 4 ·如申請專利範圍第3項之III族氮化物半導體元件之製造 方法’其中在η接觸層之成長後，在η包覆層之成長前 中斷半導體之成長。 5 ·如申請專利範圍第2項之111族氮化物半導體元件之製造 方法’其中載氣係含有氫之氣體》 6·如申請專利範圍第2項之III族氮化物半導體元件之製造 方法’其中氮源之流量爲1~ 20公升/分。
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