本發(fā)明涉及一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法以及氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。

背景技術(shù)：

1、在將帶隙(band?gap)或折射率不同的氮化物半導(dǎo)體薄膜層疊來制造半導(dǎo)體多層膜的情況下，尤其是在由包含in的氮化物半導(dǎo)體薄膜構(gòu)成的多層膜反射鏡中，高密度地存在貫穿式錯位等缺陷已成為問題。在專利文獻(xiàn)1中，公開了一種通過在剛形成alinn層之后執(zhí)行導(dǎo)入氫氣的工序，將存在于alinn層的表面的in的簇(cluster)去除，抑制貫穿式錯位等缺陷的產(chǎn)生的方法(加氫處理)。在專利文獻(xiàn)2中，公開了以下內(nèi)容：通過使在alinn層的上部與gan層的下部的邊界處的in組分的減少比例變得比al組分的減少比例大的結(jié)構(gòu)，即實質(zhì)上in少的層存在于alinn層與gan層的邊界的結(jié)構(gòu)，抑制貫穿式錯位等缺陷的產(chǎn)生。具體地說，通過在剛形成alinn層后形成比0nm大且在1nm以下的不包含in的帽(cap)層，此后，執(zhí)行使基板溫度升溫的升溫工序，由此將存在于alinn層的表面的in的簇去除，抑制缺陷的產(chǎn)生(升溫處理)。其中，帽層不僅包括覆蓋alinn層的整個表面的狀態(tài)，還包括在alinn層的表面形成為島狀的狀態(tài)。

2、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

3、專利文獻(xiàn)

4、專利文獻(xiàn)1：日本特開2018-14444號公報

5、專利文獻(xiàn)2：日本特開2018-98347號公報

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明要解決的問題

2、在這樣的狀況下，以元件結(jié)構(gòu)的形成為目的，研究了數(shù)個氮化物半導(dǎo)體薄膜多層膜結(jié)構(gòu)的結(jié)果為，發(fā)現(xiàn)了以下的新的課題。具體地說，是形成在alinn層的表面具有包含in的層的結(jié)構(gòu)的情況。首先，在上述升溫工序中，因為伴隨著溫度上升，所以難以形成具有包括in的層的結(jié)構(gòu)。另一方面，新發(fā)現(xiàn)到，在上述的加氫處理中，在alinn層的表面以遠(yuǎn)大于基板的位錯密度的密度產(chǎn)生凹坑(pit)(孔)，表面平坦性大幅惡化。一般認(rèn)為凹坑因為貫穿式錯位等晶體缺陷的存在而出現(xiàn)在晶體的表面。這樣，明顯可知，僅通過專利文獻(xiàn)1、2所公開的技術(shù)，存在位錯產(chǎn)生的抑制不足的情況(即，使具有包含in的層的結(jié)構(gòu)在alinn層的表面結(jié)晶生長的情況，包含in的層是將生長溫度抑制得低的基礎(chǔ)上的結(jié)晶生長所不可缺少的)。

3、本發(fā)明是鑒于上述以往的情況而做出的，其目的在于，提供一種在alinn層的表面結(jié)晶生長凹坑密度低即缺陷少的晶體，制造高功率且長壽命的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，以及氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。

4、用于解決問題的手段

5、第一發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法是一種使用金屬有機化合物氣相生長法的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，具有：第一層層疊工序，結(jié)晶生長出組分中包含al以及in的第一層，帽層層疊工序，在執(zhí)行所述第一層層疊工序后，在所述第一層的表面結(jié)晶生長出組分中包含ga的帽層，以及第二層層疊工序，在執(zhí)行所述帽層層疊工序后，在所述帽層的表面結(jié)晶生長出組分中包含所述ga以及所述in中的至少任意一種的第二層；在執(zhí)行所述帽層層疊工序后且執(zhí)行所述第二層層疊工序前，還具有氫清洗工序，在所述氫清洗工序中，停止向反應(yīng)爐內(nèi)供給原料氣體，且向所述反應(yīng)爐內(nèi)供給氫氣，至少對所述帽層的表面進(jìn)行清洗。

6、根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過氫氣對執(zhí)行帽層層疊工序后的晶體的表面進(jìn)行清洗，由此，能夠良好地結(jié)晶生長接下來層疊的第二層。

7、第二發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件具有：第一層，在組分中包含al以及in，帽層，層疊于所述第一層的表面，組分中包含ga，以及第二層，層疊于所述帽層的表面，組分中包含ga以及in中的至少一種；所述帽層中的帶隙比所述第一層和所述第二層中與所述帽層相鄰的區(qū)域的帶隙小。

8、根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過帽層，能夠良好地結(jié)晶生長出接下來層疊的第二層，而且，帽層所包含的ga在上下相鄰的第一層以及第二層中以一定程度擴散，帽層中的帶偏移(bandoffset)降低，因此，能夠使帽層中的電子的移動變得順暢。

技術(shù)特征：

1.一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，使用金屬有機化合物氣相生長法，其中，具有：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其中，所述帽層在層疊方向上的厚度為0.3nm以上且5nm以下。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其中，由所述氫清洗工序中向所述反應(yīng)爐內(nèi)供給的氫氣的流量f1?slm、所述氫清洗工序中向所述反應(yīng)爐內(nèi)供給氫氣的供給時間t?min以及所述氫清洗工序中向所述反應(yīng)爐內(nèi)供給的氨氣的流量f2?slm決定的式1的數(shù)值a為20以上且80以下，

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其中，所述第二層層疊工序中的生長溫度在所述第一層層疊工序中的生長溫度以下。

5.一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中，具有：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中，所述帽層在層疊方向上的厚度為0.3nm以上且5nm以下。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中，所述帽層中的ga的表面濃度為2.5×1014cm-2以上且4.1×1015cm-2以下。

技術(shù)總結(jié)
提供一種品質(zhì)良好的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法以及品質(zhì)良好的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)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(jié)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(zhí)行第一層層疊工序后，在n?AlInN層(12)的表面結(jié)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(zhí)行帽層層疊工序后，在GaN帽層(13)的表面結(jié)晶生長出組分中包含Ga的GaN層(14)。該氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法中，在執(zhí)行帽層層疊工序后且執(zhí)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(yīng)爐內(nèi)供給原料氣體，且向反應(yīng)爐內(nèi)供給氫氣，至少對GaN帽層(13)的表面進(jìn)行清洗。

技術(shù)研發(fā)人員：竹內(nèi)哲也,柴田夏奈,巖谷素顯,上山智,倉本大
受保護(hù)的技術(shù)使用者：學(xué)校法人名城大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/29