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.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102474075A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102474075A(43)申请公布日2012.05.23(21)申请号201080031730.8(74)专利代理机构中原信达知识产权代理有限(22)申请日2010.07.13责任公司11219代理人王海川穆德骏(30)优先权数据2009-1671402009.07.15JP(51)Int.Cl.H01S5/343(2006.01)(85)PCT申请进入国家阶段日H01L21/205(2006.01)2012.01.13(86)PCT申请的申请数据PCT/JP2010/0618372010.07.13(87)PCT申请的公布数据WO2011/007776JA2011.01.20(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)发明人盐谷阳平善积祐介京野孝史住友隆道秋田胜史上野昌纪中村孝夫权利要求书权利要求书3页3页说明书说明书1212页页附图附图1212页(54)发明名称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(57)摘要本发明提供包含具有良好表面形态的半极性外延膜的III族氮化物半导体元件。包含III族氮化物半导体的支撑基体13的主面13a沿着与基准轴Ax正交的基准平面RSUB延伸，所述基准轴Ax相对于该III族氮化物半导体的c轴以规定的角度ALPHA倾斜。基准轴Ax沿着从该III族氮化物半导体的c轴朝向m轴的方向以10度以上且小于80度的范围内的第一角度ALPHA1倾斜。主面13a显示出半极性。基准轴Ax从该III族氮化物半导体的c轴向a轴的方向以-0.30度以上且+0.30度以下的范围内的第二角度ALPHA2倾斜。基准轴Ax在主面13a的法线方向上延伸。外延半导体区域15的最表面15a的形态包含多个凹坑，该凹坑的凹坑密度为5×104cm-2以下。CN102475ACN102474075A权利要求书1/3页1.一种III族氮化物半导体元件，其中，包括：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二晶轴的方向以-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。2.如权利要求1所述的III族氮化物半导体元件，其中，在所述凹坑的开口中，第一方向上的第一开口宽度小于与该第一方向正交的第二方向上的第二开口宽度，所述第一方向由第二基准平面与该凹坑的交叉规定，所述第二基准平面由该III族氮化物半导体的c轴与所述第一结晶规定。3.如权利要求1或2所述的III族氮化物半导体元件，其中，所述外延半导体区域的膜厚为2μm以上。4.如权利要求1至3中任一项所述的III族氮化物半导体元件，其中，所述多个凹坑中的一部分具有100nm以上的深度。5.如权利要求1至4中任一项所述的III族氮化物半导体元件，其中，所述第一角度为63度以上且小于80度。6.如权利要求1至5中任一项所述的III族氮化物半导体元件，其中，所述第二角度在-0.10度以上且+0.10度以下的范围内。7.如权利要求1至6中任一项所述的III族氮化物半导体元件，其中，所述凹坑密度为5×103cm-2以下。8.如权利要求1至7中任一项所述的III族氮化物半导体元件，其中，所述外延半导体区域包含InGaN层，所述第一角度为70度以上且小于80度。9.如权利要求8所述的III族氮化物半导体元件，其中，所述第一角度为72度以上且小于78度。10.如权利要求1至9中任一项所述的III族氮化物半导体元件，其中，还包括与所述外延半导体区域形成接触的电极。11.如权利要求1至10中任一项所述的III族氮化物半导体元件，其中，所述外延半导体区域包含第一导电型氮化镓基半导体层、第二导电型氮化镓基半导体层及发光层，且所述发光层设置在所述第一导电型氮化镓基半导体层与所述第二导电型氮化镓基半2CN102474075A权利要求书2/3页导体层之间。12.如权利要求1至11中任一项所述的III族氮化物半导体元件，其中，所述支撑基体的所述