本發明(ming)涉及一種氮(dan)化物半導體發光元件(jian)的制造方法以及氮(dan)化物半導體發光元件(jian)。

背景技術：

1、在(zai)(zai)(zai)將帶隙(band?gap)或折射(she)率不同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氮化(hua)物(wu)半(ban)導(dao)體(ti)薄膜(mo)層(ceng)疊來制(zhi)造半(ban)導(dao)體(ti)多層(ceng)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下，尤其是在(zai)(zai)(zai)由包(bao)含in的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氮化(hua)物(wu)半(ban)導(dao)體(ti)薄膜(mo)構(gou)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)多層(ceng)膜(mo)反射(she)鏡中，高密度地存(cun)在(zai)(zai)(zai)貫(guan)穿(chuan)式(shi)錯(cuo)位(wei)等缺(que)陷(xian)已成(cheng)(cheng)為(wei)問題。在(zai)(zai)(zai)專利文獻(xian)1中，公開了一種(zhong)通過在(zai)(zai)(zai)剛形成(cheng)(cheng)alinn層(ceng)之后執行(xing)導(dao)入(ru)氫(qing)氣(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)序(xu)，將存(cun)在(zai)(zai)(zai)于(yu)alinn層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)in的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)簇(cu)(cluster)去除，抑(yi)制(zhi)貫(guan)穿(chuan)式(shi)錯(cuo)位(wei)等缺(que)陷(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法(加氫(qing)處理(li))。在(zai)(zai)(zai)專利文獻(xian)2中，公開了以下內容(rong)：通過使在(zai)(zai)(zai)alinn層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)部與gan層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)下部的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)邊(bian)界處的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)in組分的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)減少(shao)(shao)比例變(bian)得(de)比al組分的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)減少(shao)(shao)比例大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構(gou)，即實質上(shang)in少(shao)(shao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)層(ceng)存(cun)在(zai)(zai)(zai)于(yu)alinn層(ceng)與gan層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)邊(bian)界的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構(gou)，抑(yi)制(zhi)貫(guan)穿(chuan)式(shi)錯(cuo)位(wei)等缺(que)陷(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)生。具體(ti)地說，通過在(zai)(zai)(zai)剛形成(cheng)(cheng)alinn層(ceng)后形成(cheng)(cheng)比0nm大(da)且在(zai)(zai)(zai)1nm以下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不包(bao)含in的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)帽(cap)層(ceng)，此(ci)后，執行(xing)使基板溫(wen)(wen)度升溫(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)升溫(wen)(wen)工(gong)序(xu)，由此(ci)將存(cun)在(zai)(zai)(zai)于(yu)alinn層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)in的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)簇(cu)去除，抑(yi)制(zhi)缺(que)陷(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)生(升溫(wen)(wen)處理(li))。其中，帽層(ceng)不僅包(bao)括覆蓋alinn層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)整個(ge)表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)態，還(huan)包(bao)括在(zai)(zai)(zai)alinn層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)形成(cheng)(cheng)為(wei)島狀(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)態。

2、現有技術文獻

3、專利文獻

4、專利文獻1：日(ri)本特(te)開(kai)2018-14444號公報

5、專利文(wen)獻2：日本特開2018-98347號公報(bao)

技術實現思路

1、發(fa)明要解決(jue)的(de)問題(ti)

2、在這樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)狀況(kuang)下(xia)，以(yi)(yi)元件結(jie)(jie)構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形成為(wei)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，研究了(le)(le)數個氮化(hua)物半導(dao)體薄膜多(duo)層(ceng)(ceng)膜結(jie)(jie)構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)果為(wei)，發現(xian)(xian)了(le)(le)以(yi)(yi)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)課題。具體地(di)說，是(shi)形成在alinn層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)具有包(bao)含(han)(han)in的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)。首先，在上(shang)述(shu)升(sheng)(sheng)溫(wen)工序中(zhong)，因為(wei)伴隨著溫(wen)度上(shang)升(sheng)(sheng)，所(suo)以(yi)(yi)難以(yi)(yi)形成具有包(bao)括in的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)構。另一方面(mian)，新(xin)發現(xian)(xian)到，在上(shang)述(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)加氫處理中(zhong)，在alinn層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)以(yi)(yi)遠大于基(ji)(ji)板的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)位錯密度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)密度產(chan)生(sheng)凹坑(pit)(孔)，表(biao)(biao)面(mian)平坦性(xing)大幅惡化(hua)。一般認為(wei)凹坑因為(wei)貫穿式錯位等晶(jing)體缺(que)陷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)存在而出現(xian)(xian)在晶(jing)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)。這樣，明(ming)顯可(ke)(ke)知，僅通過專利文獻(xian)1、2所(suo)公開的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)技術，存在位錯產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抑(yi)制不(bu)足的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)(即，使具有包(bao)含(han)(han)in的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)構在alinn層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)結(jie)(jie)晶(jing)生(sheng)長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)，包(bao)含(han)(han)in的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)層(ceng)(ceng)是(shi)將生(sheng)長(chang)溫(wen)度抑(yi)制得低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)(ji)礎上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)晶(jing)生(sheng)長(chang)所(suo)不(bu)可(ke)(ke)缺(que)少的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de))。

3、本(ben)發(fa)明是鑒于上述以(yi)往(wang)的(de)(de)(de)(de)情(qing)況而做出的(de)(de)(de)(de)，其目的(de)(de)(de)(de)在于，提(ti)供一種在alinn層的(de)(de)(de)(de)表面結(jie)晶生長(chang)凹坑密度低(di)即缺陷少(shao)的(de)(de)(de)(de)晶體，制造(zao)高功(gong)率且長(chang)壽命的(de)(de)(de)(de)氮化(hua)物(wu)(wu)半導體發(fa)光(guang)元(yuan)件的(de)(de)(de)(de)氮化(hua)物(wu)(wu)半導體發(fa)光(guang)元(yuan)件的(de)(de)(de)(de)制造(zao)方法，以(yi)及氮化(hua)物(wu)(wu)半導體發(fa)光(guang)元(yuan)件。

4、用于(yu)解決問(wen)題的手段

5、第(di)一(yi)(yi)發(fa)明的(de)氮化物半導(dao)體(ti)發(fa)光元件(jian)的(de)制(zhi)(zhi)造方法(fa)是一(yi)(yi)種使用(yong)金屬有機(ji)化合物氣(qi)(qi)相生長(chang)法(fa)的(de)氮化物半導(dao)體(ti)發(fa)光元件(jian)的(de)制(zhi)(zhi)造方法(fa)，具有：第(di)一(yi)(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)疊(die)工(gong)(gong)(gong)序(xu)，結晶(jing)生長(chang)出組(zu)分中(zhong)包(bao)(bao)含(han)al以及in的(de)第(di)一(yi)(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，帽層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)疊(die)工(gong)(gong)(gong)序(xu)，在(zai)執行所(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)第(di)一(yi)(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)疊(die)工(gong)(gong)(gong)序(xu)后，在(zai)所(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)第(di)一(yi)(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)表(biao)面結晶(jing)生長(chang)出組(zu)分中(zhong)包(bao)(bao)含(han)ga的(de)帽層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，以及第(di)二(er)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)疊(die)工(gong)(gong)(gong)序(xu)，在(zai)執行所(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)帽層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)疊(die)工(gong)(gong)(gong)序(xu)后，在(zai)所(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)帽層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)表(biao)面結晶(jing)生長(chang)出組(zu)分中(zhong)包(bao)(bao)含(han)所(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)ga以及所(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)in中(zhong)的(de)至少任意一(yi)(yi)種的(de)第(di)二(er)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)；在(zai)執行所(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)帽層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)疊(die)工(gong)(gong)(gong)序(xu)后且(qie)執行所(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)第(di)二(er)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)疊(die)工(gong)(gong)(gong)序(xu)前，還具有氫(qing)(qing)清(qing)洗(xi)工(gong)(gong)(gong)序(xu)，在(zai)所(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)氫(qing)(qing)清(qing)洗(xi)工(gong)(gong)(gong)序(xu)中(zhong)，停止向反應爐內供(gong)給原料氣(qi)(qi)體(ti)，且(qie)向所(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)反應爐內供(gong)給氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)，至少對所(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)帽層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)表(biao)面進行清(qing)洗(xi)。

6、根據該結(jie)構(gou)，通(tong)過氫氣對(dui)執行(xing)(xing)帽層層疊(die)工序后的(de)晶體(ti)的(de)表面進行(xing)(xing)清(qing)洗(xi)，由此，能夠良好(hao)地結(jie)晶生長接下來層疊(die)的(de)第二層。

7、第(di)二發(fa)明(ming)的(de)(de)(de)氮化物半導體發(fa)光元件具(ju)有(you)：第(di)一(yi)(yi)層(ceng)(ceng)，在組分中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)包含al以及(ji)in，帽層(ceng)(ceng)，層(ceng)(ceng)疊于所述(shu)第(di)一(yi)(yi)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)表面(mian)，組分中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)包含ga，以及(ji)第(di)二層(ceng)(ceng)，層(ceng)(ceng)疊于所述(shu)帽層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)表面(mian)，組分中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)包含ga以及(ji)in中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)至(zhi)少(shao)一(yi)(yi)種(zhong)；所述(shu)帽層(ceng)(ceng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)帶隙(xi)比所述(shu)第(di)一(yi)(yi)層(ceng)(ceng)和所述(shu)第(di)二層(ceng)(ceng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)與(yu)所述(shu)帽層(ceng)(ceng)相鄰的(de)(de)(de)區域的(de)(de)(de)帶隙(xi)小(xiao)。

8、根據該結(jie)構，通過帽(mao)層(ceng)(ceng)(ceng)，能(neng)夠良(liang)好地結(jie)晶生長出接(jie)下(xia)來(lai)層(ceng)(ceng)(ceng)疊的(de)(de)第(di)二層(ceng)(ceng)(ceng)，而(er)且，帽(mao)層(ceng)(ceng)(ceng)所包含的(de)(de)ga在上下(xia)相鄰的(de)(de)第(di)一層(ceng)(ceng)(ceng)以(yi)及第(di)二層(ceng)(ceng)(ceng)中以(yi)一定(ding)程度擴散，帽(mao)層(ceng)(ceng)(ceng)中的(de)(de)帶偏移(bandoffset)降低，因此，能(neng)夠使帽(mao)層(ceng)(ceng)(ceng)中的(de)(de)電(dian)子的(de)(de)移動變(bian)得順暢。

技術特征：

1.一種(zhong)氮(dan)化(hua)物半(ban)導體發光元件的制造方法，使用金屬有機化(hua)合物氣相生長法，其中，具(ju)有：

2.根據權利要(yao)求(qiu)1所述的(de)氮化物半導體發光(guang)元件(jian)的(de)制造(zao)方(fang)法(fa)，其中(zhong)，所述帽(mao)層在層疊方(fang)向上的(de)厚度為0.3nm以上且5nm以下。

3.根據權(quan)利要求1或2所(suo)述(shu)的(de)(de)(de)(de)氮化物(wu)半導體發光元(yuan)件的(de)(de)(de)(de)制(zhi)造方法(fa)，其(qi)中(zhong)，由(you)所(suo)述(shu)氫(qing)(qing)清洗(xi)(xi)工序中(zhong)向所(suo)述(shu)反應爐(lu)內(nei)(nei)供給的(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)氣的(de)(de)(de)(de)流量f1?slm、所(suo)述(shu)氫(qing)(qing)清洗(xi)(xi)工序中(zhong)向所(suo)述(shu)反應爐(lu)內(nei)(nei)供給氫(qing)(qing)氣的(de)(de)(de)(de)供給時間t?min以及(ji)所(suo)述(shu)氫(qing)(qing)清洗(xi)(xi)工序中(zhong)向所(suo)述(shu)反應爐(lu)內(nei)(nei)供給的(de)(de)(de)(de)氨氣的(de)(de)(de)(de)流量f2?slm決定的(de)(de)(de)(de)式1的(de)(de)(de)(de)數值a為(wei)20以上且80以下(xia)，

4.根據(ju)權利要求1至3中(zhong)任(ren)一項(xiang)所述(shu)的(de)氮(dan)化物(wu)半導體發光元(yuan)件的(de)制造方法，其中(zhong)，所述(shu)第二(er)層層疊工(gong)序中(zhong)的(de)生長(chang)溫(wen)度在所述(shu)第一層層疊工(gong)序中(zhong)的(de)生長(chang)溫(wen)度以下(xia)。

5.一種(zhong)氮化物半導體發(fa)光(guang)元件，其中，具有(you)：

6.根據權利要求5所(suo)述的(de)氮化物半導(dao)體(ti)發光(guang)元件，其中，所(suo)述帽層在層疊方向上(shang)(shang)的(de)厚(hou)度為0.3nm以(yi)上(shang)(shang)且(qie)5nm以(yi)下(xia)。

7.根據權利要求(qiu)5或6所述的氮化物半導體發光元件，其中(zhong)，所述帽層中(zhong)的ga的表面濃度為(wei)2.5×1014cm-2以(yi)上(shang)且(qie)4.1×1015cm-2以(yi)下。

技術總結
提供一種品質良好的氮化物半導體發光元件的制造方法以及品質良好的氮化物半導體發光元件。一種氮化物半導體發光元件的制造方法，使用了金屬有機化合物氣相生長法，具有：第一層層疊工序，結晶生長出組分中包含Al以及In的n?AlInN層(12)，帽層層疊工序，在執行第一層層疊工序后，在n?AlInN層(12)的表面結晶生長出組分中包含Ga的GaN帽層(13)，以及第二層層疊工序，在執行帽層層疊工序后，在GaN帽層(13)的表面結晶生長出組分中包含Ga的GaN層(14)。該氮化物半導體發光元件的制造方法中，在執行帽層層疊工序后且執行第二層層疊工序前，還具有氫清洗工序，在氫清洗工序中，停止向反應爐內供給原料氣體，且向反應爐內供給氫氣，至少對GaN帽層(13)的表面進行清洗。

技術研發人員：竹內哲也,柴田夏奈,巖谷素顯,上山智,倉本大
受保護的技術使用者：學校法人名城大學
技術研發日：
技術公布日：2024/9/29