[发明专利]制造氮化物基半导体发光元件的方法和制造外延晶片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造氮化物基半导体发光元件的方法和制造外延晶片的方法。

背景技术

专利文献1中，记载了一种半导体元件的制造方法。该方法中，通过III族氮化物基化合物半导体的结晶生长，依次生长出多个半导体层，从而形成有源层。该有源层具有包含铟(In)的半导体层而构成。在有源层的形成后，生长至少一层的p型半导体层。p型半导体层的结晶生长温度为摄氏820度以上、摄氏910度以下。作为运送p型半导体层的原料气体的载气，使用惰性气体(He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn)或氮气(N₂)。

专利文献2中，记载了一种制造氮化物半导体发光元件的方法。该方法中，在形成有源层后，在摄氏800度以上、摄氏950度以下的范围内的成膜温度下在有源层上生长p型Al_ZGa_1-ZN膜。

专利文献3中，记载了一种发光元件的制造方法。生长阱层后，在升温的同时生长部分势垒层，进而在一定温度下以更快的生长速度生长其余的势垒层。然后，降温从而生长阱层。由此，可形成结晶性优良、发光效率高的MQW(multiple quantum well，多量子阱)。

专利文献

专利文献1：日本专利特开2004-363401号公报

专利文献2：日本专利特开2007-201099号公报

专利文献3：日本专利特开2002-43618号公报

发明内容

专利文献2中，在形成有源层后，在摄氏800度至摄氏950度的生长温度下生长p型AlGaN层。专利文献1和3的方法中，势垒层的生长温度高于阱层的生长温度。专利文献1中，阱层的生长温度为摄氏730度，势垒层的生长温度为摄氏885度。在有源层的形成后，在摄氏820度以上、摄氏910度以下的生长温度下生长p型半导体层。降低该p型半导体的生长温度，使有源层保持良好的结晶性。专利文献3中，在阱层的生长后，在升温的同时生长部分势垒层，并且在升温后的温度下生长其余的势垒层。由此，抑制阱层的劣化并且使势垒层的结晶品质提高。

包含InGaN的阱层的生长温度随着InGaN的铟含量的增加而降低。因此，较大的温度差产生在具有某种程度的较大铟含量的阱层的最适生长温度与势垒层的生长温度之间。

另外，当阱层的生长温度与势垒层的生长温度不同时，在阱层的生长后，使衬底温度上升至势垒层的生长温度。在该温度变更的期间中，阱层暴露在比其自身的生长温度更高的温度中。因此，尽管劣化的程度取决于阱层的铟含量，但阱层的结晶品质会因温度向势垒层的生长温度变更而下降。即使是在阱层的生长后使温度变更同时沉积部分势垒层的方法中，阱层暴露在因温度变更所致的高温中的情况也没有改变。由于温度的变更，阱层上会施加因势垒层与阱层间的应力而产生的应变。根据本发明人的见解，认为在所谓的半极性面上的InGaN生长与在c面上的InGaN生长不同。

本发明的目的在于提供在形成p型氮化镓基半导体区域和势垒层时可减少阱层的劣化的、制造氮化物基半导体发光元件的方法，另外，本发明的目的在于提供制造用于氮化物基半导体发光元件的外延晶片的方法。

本发明的一个方面是一种制造氮化物基半导体发光元件的方法。该方法包括：(a)在包含氮化镓基半导体的半导体区域的主面上生长用于有源层的势垒层的步骤；(b)在所述势垒层上生长用于所述有源层的阱层的步骤；和(c)在所述有源层上生长p型氮化镓基半导体区域的步骤。所述半导体区域的所述主面表现出相对于所述氮化镓基半导体的c面而倾斜的半极性，所述势垒层包含与所述阱层不同的氮化镓基半导体，所述阱层包含InGaN，所述阱层的铟含量为0.15以上，所述阱层的生长温度与所述势垒层的生长温度相同，所述p型氮化镓基半导体区域包含一个或多个p型氮化镓基半导体层，所述p型氮化镓基半导体层各自的生长温度高于所述阱层的生长温度和所述势垒层的生长温度。