[发明专利]半导体装置及半导体基板及它们的制造方法

说明书

本发明涉及一种半导体装置及半导体基板及它们的制造方法。特别是涉及包含晶格缺陷被抑制了的Ⅲ族氮化物半导体层的半导体装置。

近年，使用了Ⅲ族氮化物半导体(例如GaN类化合物半导体)的蓝色半导体激光元件和高速动作晶体管等的研究开发正在积极进行。图18表示包含Ⅲ族氮化物半导体层的以往的半导体装置剖面构造。为了清楚地表示构造，这里省略了剖面的剖面线。

图18所示的半导体装置是由氮化物半导体构成的半导体激光元件，在此半导体装置中，在蓝宝石基板1上依次形成有由GaN组成的中间层2、n型GaN层3、n型AlGaN包覆层4、n型GaN光导层5、非掺杂InGaN活性层6、p型GaN光导层7、第1p型AlGaN包覆层8、带有开口部9的电流狭窄层10、第2p型AlGaN包覆层11及p型GaN接触层12。还有，在n型GaN层3的暴露面上装有n型电极13，另一方面，在p型GaN接触层12上装有p型电极14。还有，中间层2被设计成用于缓和蓝宝石基板1和n型GaN层3之间的晶格不匹配并使晶体生长容易，因此，与半导体元件的动作没有直接关系。

此半导体装置的非掺杂InGaN活性层6是由氮化物半导体构成的，因此，通过在n型电极13及p型电极14上施加规定的电压可以把此半导体装置用作以蓝色的光振荡的激光元件。但是，在此以往的半导体装置中，如图18所示，晶格缺陷15(例如，贯通转移)以筋状存在于n型GaN层3中。晶格缺陷15随着n型GaN层3及n型AlGaN包覆层4等的晶体生长也向上方生长，由此导致在起半导体激光元件的激活区作用的非掺杂InGaN活性层6上的电流狭窄层10的开口部9上也存在晶格缺陷15。

当在需要象半导体激光元件那样的高电流注入的半导体装置的情况下存在晶格缺陷15时，从晶格缺陷15的部分开始老化，使半导体装置的寿命和可靠性显著降低。还有，不仅在图18所示的半导体激光元件的活性层的情况下，在比如高速动作的晶体管元件的栅极区也有晶格缺陷存在的问题。当在栅极区存在晶格缺陷时，载流子的移动速度降低，因此，半导体晶体管元件的性能降低。这样，在半导体激光元件的活性层或晶体管的栅极区等起半导体元件的激活区作用的部分上存在的晶格缺陷成为半导体元件的性能劣化的原因。

最近，有些用于得到抑制晶格缺陷的氮化物半导体层的技术被提出。例如，提出这样的技术，在蓝宝石基板上形成带有开口部的氧化硅屏蔽层(SiO₂屏蔽层)，然后，用MOCVD法使GaN层横向生长(侧向生长)，得到晶格缺陷少的氮化物半导体层(参照例如特开平11-312825号公报、特开平11-340508号公报、特开2000-21789号公报等)。还有，本发明申请者还提出了在蓝宝石基板上形成了表面上设有阶差(例如条纹状的槽)的GaN层后通过在其上沉积氮化物半导体层得到晶格缺陷少的氮化物半导体层(例如参照特开2000-156524号公报)。

但是，在使用前者的SiO₂屏蔽层的技术中，虽然可以得到晶格缺陷被抑制了的氮化物半导体层，但会在半导体装置中留下SiO₂屏蔽层。与氮化物半导体层相比，SiO₂屏蔽层其导热系数低，因此，如果在半导体装置中留着SiO₂屏蔽层，则半导体装置的散热性变差，由此导致半导体装置的可靠性下降。还有，除了形成氮化物半导体层的工序之外还必须另外进行形成SiO₂屏蔽层的工序，因此，制造工序变得复杂了。另一方面，在后者的本发明申请者提出的技术中，没用SiO₂屏蔽层，因此，可以回避半导体装置的散热性变差等的问题，但如果为了抑制晶格缺陷而使用了条纹状的槽，则难以减少沿着条纹方向上的晶格缺陷。

本发明就是根据这些问题而成的，其主要目的在于提供进一步减少晶格缺陷的半导体装置及半导体基板以及它们的制造方法。

基于本发明的半导体装置具备有在表面上设置了从基板的法线方向看具有封闭形状的凹陷的基板和至少借助于来自上述凹陷的内表面的晶体生长在上述基板的上述表面上形成的半导体层。

在某实施例中，上述凹陷至少包含不与上述基板的上述表面平行的相互连接的2片内表面，上述2片内表面和与上述表面平行的面相交产生的2根线段的夹角为60°或120°。

在某实施例中，上述凹陷的上述形状为大致正三角形或大致正六边形。

在某实施例中，上述基板由具有六方晶的结晶构造的半导体层构成，上述凹陷被设在该半导体层的表面上。