[发明专利]外延晶片的形成方法及半导体器件的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及外延晶片的形成方法及半导体器件的制作方法。

背景技术

专利文献1中，记载了在Ga₂O₃衬底上制作发光二极管的技术。向反应器内供给氮气的同时在摄氏800度下对Ga₂O₃衬底实施热处理后，停止氮气的供给并向反应器内供给氢气。在摄氏400度下，供给氢气、氨气和三甲基镓，生长AlN层。AlN层的成膜结束时，停止氢气的供给并向反应器内供给氮气。在氮气气氛中，使反应器的温度上升，在摄氏1050度下，在AlN层上生长1.0μm的GaN膜。停止氮气的供给并向反应器内供给氢气，再生长2.0μm的GaN膜。

非专利文献1中，记载了在β-Ga₂O₃单晶衬底上通过有机金属化学气相沉积法外延生长氮化物的技术。在Ga₂O₃单晶衬底的(100)面上，在摄氏600度下生长LT-GaN缓冲层。LT-GaN缓冲层中添加有Si。接着，在摄氏1070度下淀积1000nm的GaN膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-310765号公报

非专利文献

非专利文献1：Jap.J.Appl.Phys.Vol.44，No.12005，pp.L7-L8

发明内容

非专利文献1中，通入氢气的同时在β-Ga₂O₃衬底上进行缓冲层的生长。在温度为摄氏600度以上的氢气气氛下，β-Ga₂O₃衬底的表面会变质而呈现黑色的外观状。

专利文献1中，在摄氏400度的温度下，在通入氢气的同时生长LT-AlGaN缓冲层。缓冲层的生长在摄氏350度～摄氏550度的范围内进行。缓冲层的成膜温度为该温度范围内时，不会产生β-Ga₂O₃的变质。另一方面，通过在更高的温度下生长缓冲层，可减少缓冲层中混入的杂质。另外，通过在氢气气氛中生长缓冲层，也可减少缓冲层中混入的杂质。缓冲层的质量提高对于提升在其上生长的结晶的质量是有效的。

本发明的目的在于提供可在氧化镓区域上淀积结晶质量良好的氮化镓基半导体的外延晶片的形成方法，另外，本发明的目的在于提供可在氧化镓区域上淀积结晶质量良好的氮化镓基半导体的半导体器件的制作方法。

本发明的一个方面是一种外延晶片的形成方法。该方法包括如下步骤：(a)将氧化镓衬底配置于生长炉内；(b)向上述生长炉内供给氮气使上述氧化镓衬底暴露于氮气气氛中的同时，变更上述氧化镓衬底的衬底温度；(c)在上述衬底温度达到第一成膜温度后，向上述生长炉内供给氮气的同时，在上述第一成膜温度下形成包含Al_xGa_1-xN(0＜x≤1)的缓冲层；和(d)在上述生长炉内，在上述缓冲层上在第二成膜温度下生长氮化镓基半导体层。上述第一成膜温度为摄氏550度以上，在上述缓冲层的生长过程中，开始向上述生长炉内供给氢气。

根据该形成方法，不是在缓冲层生长开始之前而是在缓冲层的生长过程中开始供给氢气，因此可防止氧化镓衬底直接暴露于含有氢气的气氛中。由于在缓冲层的生长开始的时刻和生长初期，生长炉内为氮气气氛，因此可在摄氏550度以上的温度下进行缓冲层的成膜。由于在缓冲层的生长过程中开始向生长炉内供给氢气，因此缓冲层的质量得以提高。

本发明的外延晶片的形成方法中，上述缓冲层的厚度可为2nm以上。

根据该方法，厚度为2nm以上，因此可生长出质量良好的缓冲层，另外，生长于该缓冲层上的氮化镓基半导体层的质量也良好。

本发明的外延晶片的形成方法中，可在上述缓冲层的成膜期间，停止向上述生长炉内供给氮气。

根据该方法，通过氢气的使用，可减少缓冲层中混入的杂质。

本发明的外延晶片的形成方法中，用于生长上述缓冲层的氮气原料可包含NH₃，用于生长上述缓冲层的III族原料可包含有机金属化合物。

根据该方法，为了生长缓冲层，可使用与其上所生长的氮化镓基半导体的原料相同的原料。

本发明的外延晶片的形成方法中，上述缓冲层的厚度可为100nm以下。

根据该方法，不会产生氮化镓基半导体的剥离。