III族氮化物半导体衬底、外延衬底及半导体器件.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102576787A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102576787A(43)申请公布日2012.07.11(21)申请号201080043216.6(51)Int.Cl.(22)申请日2010.01.28H01L33/32(2006.01)C23C16/34(2006.01)(30)优先权数据H01L21/205(2006.01)2009-2286052009.09.30JP(85)PCT申请进入国家阶段日2012.03.28(86)PCT申请的申请数据PCT/JP2010/0511452010.01.28(87)PCT申请的公布数据WO2011/040051JA2011.04.07(71)申请人住友电气工业株式会社地址日本大阪府大阪市(72)发明人石桥惠二(74)专利代理机构中原信达知识产权代理有限责任公司11219代理人杨海荣穆德骏权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书1414页页附图附图99页(54)发明名称III族氮化物半导体衬底、外延衬底及半导体器件(57)摘要在半导体器件100中，通过使前表面10a具有特定的面取向，并且表面层12中存在以S换算为30×1010个/cm2至2000×1010个/cm2的硫化物及以O换算为2原子％至20原子％的氧化物，可以抑制在外延层22与III族氮化物半导体衬底10之间的界面处堆积C。因此，抑制了在外延层22与III族氮化物半导体衬底10之间的界面处形成高电阻率层。因此，可以提高半导体器件100的发光强度。CN1025768ACN102576787A权利要求书1/1页1.一种用于半导体器件中的III族氮化物半导体衬底，其包含在所述III族氮化物半导体衬底前表面上的表面层，其中所述表面层包含以S换算为30×1010个/cm2至2000×1010个/cm2的硫化物和以O换算为2原子％至20原子％的氧化物，并且所述前表面的法线轴相对于c轴的倾斜角为10°至81°。2.如权利要求1的III族氮化物半导体衬底，其中所述表面层包含以S换算为40×1010个/cm2至1500×1010个/cm2的硫化物。3.如权利要求1或2的III族氮化物半导体衬底，其中所述表面层包含以O换算为3原子％至16原子％的氧化物。4.如权利要求1至3中任一项的III族氮化物半导体衬底，其中所述表面层包含以Cl换算为120×1010个/cm2至15000×1010个/cm2的氯化物。5.如权利要求1至4中任一项的III族氮化物半导体衬底，其中所述表面层包含以Si换算为100×1010个/cm2至12000×1010个/cm2的硅化合物。6.如权利要求1至5中任一项的III族氮化物半导体衬底，其中所述表面层中的碳化合物的含量以C换算为22原子％以下。7.如权利要求1至6中任一项的III族氮化物半导体衬底，其中所述表面层中的铜化合物的含量以Cu换算为150×1010个/cm2以下。8.如权利要求1至7中任一项的III族氮化物半导体衬底，其中所述表面层的表面粗糙度以RMS基准为5nm以下。9.如权利要求1至8中任一项的III族氮化物半导体衬底，其中所述表面层的位错密度为1×106个/cm2以下。10.如权利要求1至9中任一项的III族氮化物半导体衬底，其中所述前表面的面取向为{20-21}面、{20-2-1}面、{10-11}面、{10-1-1}面、{11-22}面、{11-2-2}面、{22-43}面、{22-4-3}面、{11-21}面和{11-2-1}面中的一种。11.一种外延衬底，其包含权利要求1至10中任一项所述的III族氮化物半导体衬底以及形成在所述III族氮化物半导体衬底的所述表面层上的外延层，其中所述外延层包含III族氮化物半导体。12.如权利要求11的外延衬底，其中所述外延层包含具有量子阱结构的有源层，并且所述有源层被设置成发射波长为430nm至550nm的光。13.一种半导体器件，其包含权利要求11或12所述的外延衬底。2CN102576787A说明书1/14页III族氮化物半导体衬底、外延衬底及半导体器件技术领域[0001]本发明涉及一种III族氮化物半导体衬底、外延衬底及半导体器件。背景技术[0002]近年来，通过利用半导体的各种特性，在逐渐更宽的应用领域内使用了包括化合物半导体的半导体。例如，化合物半导体可用作用于在其上层压外延层的底部衬底，因此，可以将化合物半导体用于半导体器件如发光二极管(LED)和激光二极管(LD)中。[0003]如果使用半导体衬底作为底部衬底，则需要将半导体衬底的表面加工成无应变的镜面。因此，对半导体的单晶锭实施预加工(例如切割、磨削、蚀刻)而获得半导体衬底，然后，对半导体衬底的表面实施镜面研磨。[0004]作为半导体