[发明专利]III族氮化物半导体元件、外延衬底及制作III族氮化物半导体元件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及III族氮化物半导体元件、外延衬底及制作III族氮化物半导体元件的方法。

背景技术

在非专利文献1中，记载了斜切在m面GaN衬底中的影响。实验使用在[000-1]方向上具有斜切角度的(1-100)面GaN衬底进行。斜切角为0.45、0.75、5.4及9.6度。表面形态随着斜切角度的增大而得到改善。

在非专利文献2中，记载了m面GaN上的棱锥形状的凸起(ヒルロツク)。若使斜切角在从a轴朝向c-轴的方向上从0度改变至10度，则可减少凸起。

在非专利文献3中，关于在m面GaN衬底上制作的InGaN/GaN发光二极管的光学特性，记载了GaN衬底的晶轴的倾斜。

在非专利文献4中，记载了在半极性(11-22)面GaN衬底上形成的InGaN/GaN量子阱结构。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：Hisashi Yamada et al.，Jpn.J.Appl.Phys.Vol.46，No.46，(2007)，pp.L1117-L1119

非专利文献2：A.Hirai et al.，Appl.Phys.Lett.91，191906(2007)

非专利文献3：Hisashi Yamada et al.，J.Crystal Growth，310，(2008)，pp.4968-4971

非专利文献4：M.Ueda et al.，Appl.Phys.Lett.89211907(2006)

发明内容

在GaN等III族氮化镓基半导体衬底的半极性面GaN上外延生长的GaN膜，其表面形态并不良好。根据本发明人的发现，半极性氮化镓基半导体上的外延生长显示出与c面、m面、a面等面取向的结晶面上的生长不同的状态。

根据本发明人的实验，半极性氮化镓基半导体的外延膜的表面形态出现凹坑等较大的凹部。半极性面上的凹坑具有与c面上的凹坑不同的形状。外延膜的半极性面上的凹坑，其形状不具有对称性，开口形状为显示出较大纵横比的横长或纵长的形状。因此，半极性面上的凹坑在外延膜表面上对较大的区域造成影响。

根据本发明人的研究，半极性面上的凹坑在半导体元件中使漏电流增加。此外，如果电极形成在包含上述凹坑的表面形态的外延膜上，则正向及逆向施加电压时，会由于该形态异常而产生漏电。进而，发光元件中发光的波长半高宽增大。

本发明的目的在于提供包含具有良好的表面形态的半极性外延膜的III族氮化物半导体元件，此外，本发明的目的在于提供用于该III族氮化物半导体元件的外延衬底，进而，本发明的目的在于提供制作该III族氮化物半导体元件的方法。

本发明的一个方面的III族氮化物半导体元件包括：(a)支撑基体，其包含III族氮化物半导体，且具有沿着与基准轴正交的第一基准平面延伸的主面，所述基准轴相对于该III族氮化物半导体的c轴以规定的角度ALPHA倾斜；和(b)外延半导体区域，其设置在所述支撑基体的所述主面上。所述外延半导体区域包含多个氮化镓基半导体层，所述基准轴沿着从该III族氮化物半导体的c轴朝向m轴及a轴中的任意一轴的第一晶轴的方向以10度以上且小于80度的范围的第一角度ALPHA1倾斜，所述基准轴沿着从该III族氮化物半导体的c轴朝向m轴及a轴中的任意另一轴的第一晶轴的方向以-0.30度以上且+0.30度以下的范围的第二角度ALPHA2倾斜，所述规定的角度、所述第一角度及所述第二角度具有ALPHA＝(ALPHA1²+ALPHA2²)^1/2的关系，所述外延半导体区域的最表面的形态包含多个凹坑，所述凹坑的凹坑密度为5×10⁴cm^-2以下。