專利名稱：形成量子阱結(jié)構(gòu)的方法和制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及形成量子阱結(jié)構(gòu)的方法和制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，一些類型的III族氮化物基半導(dǎo)體發(fā)光元件包括具有多量
子阱(MQW)結(jié)構(gòu)的有源層，其中由包含銦(下文中有時(shí)稱作"In")和其 他III族元素(如鎵)的III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的各個(gè)阱層及由GaN或 InGaN構(gòu)成的各個(gè)阻擋層相互交替層壓，所述各個(gè)阻擋層具有比各個(gè) 阱層寬的帶隙。在上述MQW結(jié)構(gòu)中，當(dāng)在阻擋層上生長(zhǎng)阱層時(shí)，同 時(shí)向生長(zhǎng)爐供應(yīng)In的原料氣體(如三甲基銦)、其他III族元素的原料氣 體(如三甲基嫁)和N的原料氣體(如氨)以外延生長(zhǎng)III族氮化物半導(dǎo)體 晶體。
作為相關(guān)技術(shù)，在日本未審專利申請(qǐng)公布2001-192828中，已經(jīng) 公開了預(yù)流動(dòng)(pre-flow)操作，其中當(dāng)使用高熔點(diǎn)金屬化合物氣體和還 原性氣體在工件表面上形成預(yù)定膜時(shí)，在供應(yīng)其他氣體之前，供應(yīng)高 熔點(diǎn)金屬化合物氣體和還原性氣體中的一種。另外，在"Effects ofTMIn flow on the interface and optical properties of InGaN/GaN multiquantum wells(TMIn流動(dòng)對(duì)InGaN/GaN多量子阱的界面和光學(xué)性能的影響)"， J. P. Liu等人，Journal of Crystal Growth(晶體生長(zhǎng)雜志)，ELSEVIER, 264巻，53 57頁(yè)(2004年)中，公開了一種技術(shù)，其中通過(guò)金屬有機(jī)化 學(xué)氣相沉積(MOCVD)法在具有(0001)面作為生長(zhǎng)面且在藍(lán)寶石襯底上 形成的GaN層上形成了包括InGaN阱層和GaN阻擋層的多量子阱結(jié) 構(gòu)。根據(jù)這個(gè)文獻(xiàn)，在生長(zhǎng)InGaN阱層之前，進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的三甲基 銦預(yù)流動(dòng)，所述InGaN阱層在405 nm波長(zhǎng)附近的藍(lán)-紫范圍內(nèi)具有光致發(fā)光(PL)波長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
由于阱層的帶隙必須比阻擋層的帶隙窄，因此通常把阱層的In組 成設(shè)為高于阻擋層的In組成。另外，阱層的In組成在其厚度方向上的 變化優(yōu)選降低得盡可能小。其原因是當(dāng)In組成在阱層厚度方向上的變 化降低時(shí)，沿厚度方向上帶隙值變得穩(wěn)定，且能夠抑制發(fā)光波長(zhǎng)(發(fā)光 光譜的半帶寬)的擴(kuò)展。
然而，通過(guò)本發(fā)明的發(fā)明人所進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)，由于阻擋層和阱 層之間的晶格常數(shù)差異，所以在阱層初期生長(zhǎng)階段In組成不足。也就 是，直接在阱層(如InGaN)開始生長(zhǎng)之后，In不足以正好并入到阻擋層 (如GaN)中，而且In組成隨著阱層生長(zhǎng)逐漸增加；因此，當(dāng)阱層的厚 度達(dá)到一定水平時(shí)，實(shí)現(xiàn)期望的In組成。因此，In組成在阱層的厚度 方向上的變化不適宜地發(fā)生了，因此，變得難以抑制發(fā)光波長(zhǎng)的擴(kuò)展。
特別地，當(dāng)把阱層的發(fā)光波長(zhǎng)設(shè)定為從綠色到紅色波長(zhǎng)范圍如450 nm 650 nm時(shí)，使用具有相對(duì)于(0001)面傾斜的主面(primary surface) 的氮化鎵襯底；然而，當(dāng)在具有上述斜角(off-angle)的氮化鎵襯底上形 成阱層時(shí)，與在(0001)面上的生長(zhǎng)相比，In不易并入，因此，In組成在
阱層的厚度方向上的變化明顯發(fā)生。
另外，根據(jù)在J.P.Liu等人撰寫的上述非專利文獻(xiàn)中公開的技術(shù)， 應(yīng)當(dāng)相信由于InGaN阱層的PL波長(zhǎng)在405 nm波長(zhǎng)附近的藍(lán)-紫范圍 內(nèi)，所以阱層的In組成相對(duì)低。在上述情況下，In組成在厚度方向上 的變化將很少引發(fā)問(wèn)題。另外，還是在上述情況下，通常把阱層的生 長(zhǎng)溫度和阻擋層的生長(zhǎng)溫度設(shè)定為彼此相等。然而，當(dāng)試圖通過(guò)把阱 層的生長(zhǎng)溫度降至低于阻擋層的生長(zhǎng)溫度來(lái)獲得更高的In組成時(shí)，In 組成在厚度方向上的變化所引起的上述問(wèn)題變得顯著。鑒于上述問(wèn)題，想到了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供形成量子阱 層結(jié)構(gòu)的方法以及提供制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法，所述量子阱層結(jié)
構(gòu)能夠降低在具有斜角的氮化鎵襯底上生長(zhǎng)的阱層的In組成在厚度方
向上的變化。
為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的形成量子阱結(jié)構(gòu)的方法包括在
相對(duì)于(0001)面傾斜的氮化鎵襯底主面上交替生長(zhǎng)阻擋層和阱層以形
成量子阱結(jié)構(gòu)的步驟，在上述生長(zhǎng)步驟中，通過(guò)生長(zhǎng)含銦和其他m族 元素的m族氮化物半導(dǎo)體而形成各個(gè)阱層，在第一溫度下生長(zhǎng)各個(gè)阻 擋層，在低于所述第一溫度的第二溫度下生長(zhǎng)各個(gè)阱層，并且當(dāng)生長(zhǎng) 各個(gè)阱層時(shí)，在供應(yīng)其他m族元素的原料氣體之前供應(yīng)銦的原料氣體。
另外，根據(jù)本發(fā)明的制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法為制造具有450 650 nm發(fā)光波長(zhǎng)的半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法，其包括在氮化鎵襯底的相 對(duì)于(0001)面傾斜的主面上交替生長(zhǎng)阻擋層和阱層以形成量子阱有源
層的步驟。在上述生長(zhǎng)步驟中，通過(guò)生長(zhǎng)含銦和其他in族元素的ni
族氮化物半導(dǎo)體而形成各個(gè)阱層，在第一溫度下生長(zhǎng)各個(gè)阻擋層，在 低于所述第一溫度的第二溫度下生長(zhǎng)各個(gè)阱層，并且當(dāng)生長(zhǎng)各個(gè)阱層 時(shí)，在供應(yīng)其他III族元素的原料氣體之前供應(yīng)銦的原料氣體。
在上述形成量子阱結(jié)構(gòu)的方法和制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法中，
當(dāng)生長(zhǎng)各個(gè)阱層時(shí)，在供應(yīng)其他III族元素的原料氣體之前，供應(yīng)In 的原料氣體。因此，在供應(yīng)其他III族元素的原料氣體之前，In原子在 各個(gè)阻擋層上遷移。隨后，由于通過(guò)開始供應(yīng)其他III族元素的原料氣 體而使阱層連續(xù)生長(zhǎng)，因此在初期生長(zhǎng)階段遷移的In原子并入阱層中， 抑制了在阱層初期生長(zhǎng)階段In組成的降低；因此，能夠降低In組成在 阱層厚度方向上的變化，所述阱層在氮化鎵襯底的相對(duì)于(0001)面傾斜 的主面上形成。另外，當(dāng)通過(guò)把阱層的生長(zhǎng)溫度(第二溫度)降至低于阻 擋層的生長(zhǎng)溫度(第一溫度)來(lái)提高In組成時(shí)，能夠特別有效地降低In 組成在厚度方向上的變化；因此，能夠優(yōu)選形成具有相對(duì)長(zhǎng)的PL波長(zhǎng)如450 650 nm范圍內(nèi)的阱層。
另外，在上述形成量子阱結(jié)構(gòu)的方法和制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方 法中，在供應(yīng)其他III族元素的原料氣體之前，可以供應(yīng)氮的原料氣體 和銦的原料氣體。在這種情況下，從開始供應(yīng)銦的原料氣體和氮的原 料氣體至開始供應(yīng)其他III族元素的原料氣體，In原子和InN分子在各 個(gè)阻擋層上遷移。即使通過(guò)上述方法，也能抑制In組成在阱層初期生 長(zhǎng)階段的降低。
另外，在上述形成量子阱結(jié)構(gòu)的方法和制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方 法中，當(dāng)生長(zhǎng)各個(gè)阱層時(shí)，在襯底溫度達(dá)到第二溫度之后，可以開始 供應(yīng)銦的原料氣體。因此，在阱層初期生長(zhǎng)階段，In原子在阻擋層上 有效遷移，并能夠優(yōu)選實(shí)現(xiàn)上述效果。
另外，在上述形成量子阱結(jié)構(gòu)的方法和制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方 法中，其他III族元素可以包括鎵。也就是，當(dāng)通過(guò)生長(zhǎng)InGaN而形成 各個(gè)阱層時(shí)，因?yàn)樵趶膸允脊?yīng)In的原料氣體和氮的原料氣體的預(yù)定 時(shí)間之后開始供應(yīng)Ga的原料氣體，所以能夠有效降低In組成在阱層 厚度方向上的變化。
另外，在上述形成量子阱結(jié)構(gòu)的方法和制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方 法中，銦的原料氣體可以包括三甲基銦(TMI)，鎵的原料氣體可以包括 三甲基嫁(TMG)。也就是，因?yàn)樵诠?yīng)TMG之前供應(yīng)TMI，所以能夠 有效降低In組成在阱層厚度方向上的變化。
另外，在上述形成量子阱結(jié)構(gòu)的方法和制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方 法中，各個(gè)阱層的In組成可以為15%以上。當(dāng)生長(zhǎng)各個(gè)阱層以具有相 對(duì)高的In組成時(shí)，為了獲得期望的In組成，必須提前生長(zhǎng)具有大厚度 的阱層。然而，根據(jù)上述方法，即使當(dāng)生長(zhǎng)具有相對(duì)高的In組成的阱 層時(shí)，即使阱層的厚度較小也能獲得期望的In組成。根據(jù)本發(fā)明的形成量子阱結(jié)構(gòu)的方法和制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方
法，能夠降低In組成在阱層厚度方向上的變化。


圖1為示意性顯示通過(guò)根據(jù)實(shí)施方案的制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方 法而制造的半導(dǎo)體發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的側(cè)截面圖2為顯示根據(jù)實(shí)施方案的制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法的主要步 驟的流程圖3A和3B為分別圖解說(shuō)明圖2中所示步驟的圖； 圖4 A和4 B為分別圖解說(shuō)明圖2中所示步驟的圖； 圖5A和5B為分別圖解說(shuō)明圖2中所示步驟的圖。 圖6的(A)部分和(B)部分分別顯示了當(dāng)形成多量子阱結(jié)構(gòu)時(shí)，襯底
溫度(爐子溫度)的變化和原料氣體流量的變化；
圖7的(A)部分和(B)部分分別顯示了根據(jù)形成量子阱結(jié)構(gòu)的相關(guān)
方法，襯底溫度(爐子溫度)的變化和原料氣體流量的變化；
圖8A為顯示發(fā)光波長(zhǎng)和由InGaN構(gòu)成的阱層的厚度之間理論關(guān)
系的圖8B為顯示通過(guò)相關(guān)方法形成的半導(dǎo)體發(fā)光元件波長(zhǎng)特性的圖9A為顯示通過(guò)相關(guān)方法形成的量子阱結(jié)構(gòu)中阱層的In組成和 厚度方向位置之間關(guān)系的圖9B為顯示通過(guò)相關(guān)方法形成的量子阱結(jié)構(gòu)中阱層的能帶結(jié)構(gòu) 和厚度方向位置之間關(guān)系的圖10A為顯示通過(guò)根據(jù)實(shí)施方案的方法而形成的量子阱結(jié)構(gòu)中阱 層的In組成和厚度方向位置之間關(guān)系的圖10B為顯示通過(guò)根據(jù)實(shí)施方案的方法而形成的量子阱結(jié)構(gòu)中阱 層的能帶結(jié)構(gòu)和厚度方向位置之間關(guān)系的圖llA為顯示通過(guò)相關(guān)方法形成的量子阱結(jié)構(gòu)中阱層的In組成和 厚度方向位置之間關(guān)系的圖，該關(guān)系是在把阱層的目標(biāo)In組成設(shè)定為 10%(線G21)和30%(線G22)時(shí)得到的；圖llB為顯示通過(guò)相關(guān)方法形成的量子阱結(jié)構(gòu)中阱層的In組成和 厚度方向位置之間關(guān)系的圖，該關(guān)系是在阻擋層由InGaN(線G31)和 GaN(線32)構(gòu)成時(shí)得到的；
圖12為顯示通過(guò)相關(guān)方法形成的量子阱結(jié)構(gòu)中阱層的In組成和 厚度方向位置之間關(guān)系的圖，該關(guān)系是在把GaN襯底的主面相對(duì)于c-面的傾斜角(斜角)設(shè)定為0°(線G41)、 15°或75°(線G42)、 30°或60°(線 G43)以及45。(線G44)時(shí)得到的；以及
圖13為顯示InGaN晶體中In組成比例與相對(duì)于c-面的斜角之間 關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式
下文中，將參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的形成量子阱結(jié)構(gòu)的方 法和制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法的實(shí)施方案。在

中，相同元 件由相同的附圖標(biāo)記指示，省略了重復(fù)說(shuō)明。
圖1為示意性顯示半導(dǎo)體發(fā)光元件1的結(jié)構(gòu)的側(cè)截面圖，所述半 導(dǎo)體發(fā)光元件1作為通過(guò)根據(jù)該實(shí)施方案的制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方 法而制造的半導(dǎo)體發(fā)光元件的一個(gè)例子。作為半導(dǎo)體發(fā)光元件l，可以 提及例如表面發(fā)光二極管。所述半導(dǎo)體發(fā)光元件1包括n型氮化鎵基 半導(dǎo)體層如n型GaN半導(dǎo)體層3、具有多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層5、 p型 AlGaN半導(dǎo)體層7、 p型氮化鎵基半導(dǎo)體層如p型GaN半導(dǎo)體層9以 及電極11。有源層5提供在n型GaN半導(dǎo)體層3上，并且通過(guò)根據(jù)該 實(shí)施方案的形成量子阱結(jié)構(gòu)的方法形成。在有源層5上提供p型AlGaN 半導(dǎo)體層7。在p型AlGaN半導(dǎo)體層7上提供p型GaN半導(dǎo)體層9。 電極11與p型GaN半導(dǎo)體層9相接觸且例如為陽(yáng)極。這種接觸優(yōu)選為 歐姆接觸。
n型GaN半導(dǎo)體層3充當(dāng)下包覆層或緩沖層。n型GaN半導(dǎo)體層 3的厚度例如為2 pm。另外，p型AlGaN半導(dǎo)體層7充當(dāng)電子阻擋層 以降低源于有源層5的電子泄露并提高發(fā)光效率。所述p型AIGaN半導(dǎo)體層7的厚度例如為20nm。 p型GaN半導(dǎo)體層9充當(dāng)與電極11電 連接的接觸層。p型GaN半導(dǎo)體層9的厚度例如為50 nm。
半導(dǎo)體發(fā)光元件1還包括n型GaN襯底15。所述n型GaN襯底 15具有主面15a。主面15a相對(duì)于(0001)面即c-面傾斜，主面15a的傾 斜角(所謂斜角)為10°~80°，例如為18°。在n型GaN半導(dǎo)體襯底15 的主面15a上提供n型GaN半導(dǎo)體層3，并且電極19(陰極)與n型GaN 襯底15的背面相接觸。
有源層5包括相互交替層壓的InGaN阱層5a和阻擋層5b。所述 阱層5a為包含In和除了 In以外的其他III族元素的III族氮化物半導(dǎo) 體層，例如可以由InGaN構(gòu)成。阻擋層5b由氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成，例 如可以由InGaN構(gòu)成，其中In組成低于阱層5a的In組成。另外，作 為阻擋層5b的材料，任何時(shí)候需要時(shí)還可以使用GaN。有源層5的結(jié) 構(gòu)不限于多量子阱結(jié)構(gòu)，且可以為單量子阱結(jié)構(gòu)。阱層5a的厚度優(yōu)選 為2 6 nm，例如為3 nm，阻擋層5b的厚度優(yōu)選大于所述阱層5a的 厚度，例如為15nm。源自有源層5的光L通過(guò)電極11發(fā)射。
半導(dǎo)體發(fā)光元件1還包括n型氮化鎵基緩沖層如n型InGaN緩沖 層21。在n型GaN半導(dǎo)體層3和有源層5之間提供n型InGaN緩沖層 21。由InGaN構(gòu)成的阱層5a的c-軸晶格常數(shù)大于由GaN構(gòu)成的n型 GaN半導(dǎo)體層3的c-軸晶格常數(shù)(0.51851 nm)。在這種半導(dǎo)體發(fā)光元件 1中，為了降低由n型GaN半導(dǎo)體層3和有源層5之間晶格常數(shù)差異 而引起的有源層5的應(yīng)變，提供了 n型InGaN緩沖層21。因此，在降 低與GaN的晶格常數(shù)差異的影響的同時(shí)，可以生長(zhǎng)有源層5。
在半導(dǎo)體發(fā)光元件1中，n型InGaN緩沖層21優(yōu)選由低溫生長(zhǎng)的 InGaN構(gòu)成，其厚度例如為50 nm。低溫生長(zhǎng)的InGaN的生長(zhǎng)溫度優(yōu) 選例如為80(TC以下，還優(yōu)選例如為30(TC以上。圖2為顯示根據(jù)該實(shí)施方案的制造半導(dǎo)體發(fā)光元件1的方法的主
要步驟的流程圖。另外，圖3A 5B為圖解說(shuō)明圖2中步驟的圖。首先， 在圖2的步驟S101中，如圖3A中所示，準(zhǔn)備了晶片形式的n型GaN 襯底40，所述襯底包括相對(duì)于c面具有斜角的主面40a。其次，在步驟 S103中，制造了稱為外延晶片的襯底產(chǎn)品。在步驟S103a中，如圖3B 中所示，在n型GaN襯底40的主面40a上依次外延生長(zhǎng)了 n型GaN 半導(dǎo)體層41和n型InGaN緩沖層42。所述n型GaN半導(dǎo)體層41和n 型InGaN緩沖層42的厚度分別例如為2 pm和50 nm。可以在例如金 屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)爐中進(jìn)行上述層的生長(zhǎng)。
在下列步驟S103b中，通過(guò)交替生長(zhǎng)阻擋層和阱層，在n型InGaN 緩沖層42上形成了具有量子阱結(jié)構(gòu)的有源層。如圖4A中所示，首先， 在n型InGaN緩沖層42上外延生長(zhǎng)了阻擋層43。所述阻擋層43由氮 化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成，例如由GaN構(gòu)成。作為選擇，阻擋層43由具有低 于將在下面的步驟中生長(zhǎng)的阱層的In組成的InGaN構(gòu)成。所述阻擋層 43的厚度例如為15 nm。其次，通過(guò)在阻擋層43上生長(zhǎng)含In和其他 III族元素的m族氮化物半導(dǎo)體，形成了圖4B中所示的阱層44。在這 種情況下，其他III族元素例如為Ga，阱層44由例如InGaN構(gòu)成。阱 層44的厚度優(yōu)選為2 6 nm，例如為3 nm。隨后，如圖5A中所示， 先后在阱層44上形成了阻擋層45、阱層46、阻擋層47、阱層48和阻 擋層49，以便形成具有三周期多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層50。可以在例如 MOCVD爐中進(jìn)行上述層的生長(zhǎng)。
另外，因?yàn)樵诤穸葹? pm的n型GaN半導(dǎo)體層41上提供了由低 溫生長(zhǎng)的InGaN構(gòu)成的n型InGaN緩沖層42，所以降低了有源層50 的InGaN阱層應(yīng)變的影響。另外，如上所述，n型GaN襯底40的主面 40a具有相對(duì)于c-面的斜角。因此，可以形成能夠降低壓電場(chǎng)影響的半 導(dǎo)體發(fā)光元件。
在下列步驟S103c中，如圖5B中所示，在有源層50上外延生長(zhǎng)了 p型AlGaN半導(dǎo)體層51和p型GaN半導(dǎo)體層52。所述p型AlGaN 半導(dǎo)體層51例如為電子阻擋層，p型GaN半導(dǎo)體層52例如為接觸層。 所述p型AlGaN半導(dǎo)體層51和p型GaN半導(dǎo)體層52的厚度分別例如 為20和50nm。通過(guò)上述步驟，形成了外延晶片。
在步驟S105中，在外延晶片的p型GaN半導(dǎo)體層52上形成了透 明電極(陽(yáng)極)。而且，在n型GaN襯底40的背面上形成了另一個(gè)電極 (陰極)。最后，通過(guò)把這種外延晶片分割成芯片，形成半導(dǎo)體發(fā)光元件
隨后，將詳細(xì)描述根據(jù)該實(shí)施方案的形成多量子阱結(jié)構(gòu)的方法。
圖6的(A)部分顯示了在形成多量子阱結(jié)構(gòu)時(shí)襯底溫度(爐內(nèi)溫度)的變 化，圖6的(B)部分顯示了在形成多量子阱結(jié)構(gòu)時(shí)原料氣體流量的變化。 另外，圖6的(A)和(B)部分中所示的周期Tl^ Tb4分別表示阻擋層43、 45、 47和49的生長(zhǎng)周期，周期Tw! Tw3分別表示阱層44、 46和48 的生長(zhǎng)周期。而且，在圖6的(B)部分中，線Gl表示作為Ga的原料氣 體的TMG的流量，線G2表示作為In的原料氣體的TMI的流量，線 G3表示作為N的原料氣體的NH3的流量。
當(dāng)形成多量子阱結(jié)構(gòu)時(shí)，首先在周期Tbt內(nèi)，把生長(zhǎng)溫度即襯底 溫度設(shè)定為第一溫度t,(如S8(TC)。隨后，向生長(zhǎng)爐供應(yīng)作為Ga的原料 氣體的TMG和作為N的原料氣體的NH3，以開始生長(zhǎng)由GaN構(gòu)成的 阻擋層43。
在阻擋層43生長(zhǎng)到預(yù)定厚度之后，在繼續(xù)供應(yīng)NH3的同時(shí)，停止 供應(yīng)TMG，并把生長(zhǎng)溫度(襯底溫度)降至第二溫度t2(〈tp如70(TC)。 降低溫度的原因是為了把阱層的In組成升至15%以上，如30%。通過(guò) 形成具有如上所述高In組成的阱層，能夠優(yōu)選形成具有從綠色到紅色 范圍如450 650 nm的PL波長(zhǎng)的阱層。在生長(zhǎng)溫度達(dá)到12之后，在周 期TWl期間，在向生長(zhǎng)爐供應(yīng)作為In的原料氣體的TMI和作為N的原料氣體的NH3的同時(shí)，開始生長(zhǎng)阱層44。在生長(zhǎng)開始階段，停止供應(yīng) 作為Ga的原料氣體的TMG。
另外，在開始供應(yīng)TMI經(jīng)過(guò)At的預(yù)定時(shí)間之后，開始供應(yīng)TMG。 所述預(yù)定時(shí)間At為1分鐘以下，例如為IO秒的時(shí)間。所述預(yù)定時(shí)間可 以根據(jù)阱層44所需要的厚度、In組成等任選地變化。因此，由于向生 長(zhǎng)爐供應(yīng)TMI、 TMG和NH3，所以生長(zhǎng)了由InGaN構(gòu)成的阱層44。 另外，與用于形成阻擋層43的NH3的供應(yīng)量相比，當(dāng)生長(zhǎng)阱層44時(shí)， 優(yōu)選NH3的供應(yīng)量增加。
在阱層44生長(zhǎng)至期望厚度之后，在繼續(xù)供應(yīng)NH3的同時(shí)，停止供 應(yīng)TMG和TMI，再把生長(zhǎng)溫度升至第一溫度t,。然后，在溫度達(dá)到第 一溫度^之后，再次開始供應(yīng)TMG，并在周期Tb2內(nèi)生長(zhǎng)由GaN構(gòu)成 的阻擋層45。隨后，以類似于生長(zhǎng)各個(gè)阱層44和阻擋層45的步驟的 方式，在周期TW2內(nèi)生長(zhǎng)阱層46，在周期Tb3內(nèi)生長(zhǎng)阻擋層47，在周 期TW3內(nèi)生長(zhǎng)阱層48，并在周期Tb4內(nèi)生長(zhǎng)阻擋層49。
參考相關(guān)技術(shù)的問(wèn)題，對(duì)由根據(jù)該實(shí)施方案形成量子阱結(jié)構(gòu)的方 法和制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法所得到的效果進(jìn)行說(shuō)明。出于比較目 的，圖7的(A)和(B)部分分別顯示了根據(jù)形成量子阱結(jié)構(gòu)的相關(guān)方法， 襯底溫度(爐內(nèi)溫度)的變化和原料氣體流量的變化。另外，在圖7的(A)
和(B)部分中，周期Tba Tbd分別表示阻擋層的生長(zhǎng)周期，周期TWa
Twe分別表示阱層的生長(zhǎng)周期。而且，在圖7的(B)部分中，線G4表示 作為Ga的原料氣體的TMG的流量，線G5表示作為In的原料氣體的 TMI的流量，線G6表示作為N的原料氣體的NH3的流量。圖7的(A) 和(B)部分中所示的相關(guān)方法和根據(jù)該實(shí)施方案的方法的不同點(diǎn)在于， 當(dāng)生長(zhǎng)阱層時(shí)(在周期Twa Twc內(nèi))，同時(shí)開始供應(yīng)TMI、TMG和NH3。
通過(guò)本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行的廣泛研究發(fā)現(xiàn)，利用圖7的(A)和(B) 部分中所示的相關(guān)方法，由于阻擋層和阱層之間的晶格常數(shù)差異，所以阱層的In組成在其初期生長(zhǎng)階段變得不足。也就是，直接在InGaN 阱層開始生長(zhǎng)之后，In不足以正好并入GaN阻擋層上，而是隨著阱層 生長(zhǎng)，In組成逐漸升高；因此，當(dāng)阱層厚度達(dá)到一定水平時(shí)，才能獲 得期望的In組成。
圖8A為顯示由InGaN構(gòu)成的發(fā)光波長(zhǎng)和阱層厚度之間理論關(guān)系 的圖。如圖中的線G12所示，隨著阱層厚度的增加，量子限制效應(yīng) (quantum confinement effect)降低，發(fā)光波長(zhǎng)增大。另外，如圖中的線 Gll中所示，能帶由于隨著阱層厚度增加而在厚度方向上產(chǎn)生壓電場(chǎng) 而發(fā)生彎曲，因此，隨著阱層厚度增加，發(fā)光波長(zhǎng)增大。因此，當(dāng)這 些行為相互組合在一起時(shí)，得到了發(fā)光波長(zhǎng)和阱層厚度之間的理論關(guān) 系，如圖中的線G13所示，因此應(yīng)當(dāng)相信，發(fā)光波長(zhǎng)隨著阱層厚度的 增加而增加。
然而，當(dāng)對(duì)由圖7的(A)和(B)部分中所示相關(guān)方法形成的半導(dǎo)體發(fā) 光元件的波長(zhǎng)特性進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，如圖8B中所示，與理論估計(jì)的發(fā) 光波長(zhǎng)相比，當(dāng)阱層厚度小時(shí)(圖中的范圍A)，發(fā)光波長(zhǎng)并未大增加。 根據(jù)這個(gè)結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，在其初期生長(zhǎng)階段并入阱層的In的量不足，所 以In組成不足。
圖9A和9B分別顯示了由相關(guān)方法形成的量子阱結(jié)構(gòu)中阱層的In 組成和厚度方向位置之間的關(guān)系，以及阱層的能帶結(jié)構(gòu)和厚度方向位 置之間的關(guān)系。如上所述，在InGaN阱層的初期生長(zhǎng)階段，In組成低， 隨著InGaN阱層生長(zhǎng)，應(yīng)變降低，使得In組成傾向于升高(圖9A)。特 別地，在InGaN阱層中從生長(zhǎng)起始面到2 nm以下的厚度范圍內(nèi)，In 組成傾向于受抑制而低。因此，由于在阱層厚度方向上In組成發(fā)生變 化，所以阱層的能帶結(jié)構(gòu)變得如圖9B中所示，且發(fā)光波長(zhǎng)的范圍變大， 使得發(fā)光光譜的半帶寬增大。另外，在異質(zhì)界面處帶隙的變化不適宜 地變慢，因此可能引起了如下問(wèn)題，例如載流子限制效應(yīng)(carrier confinement effect)退化以及發(fā)光強(qiáng)度由于有助于發(fā)光的阱層的體積減小而降低。
因此，在根據(jù)該實(shí)施方案的形成量子阱結(jié)構(gòu)的方法和制造半導(dǎo)體
發(fā)光元件的方法中，當(dāng)生長(zhǎng)由InGaN構(gòu)成的阱層44、 46和48時(shí)，在 供應(yīng)Ga的原料氣體(TMG)之前，供應(yīng)In的原料氣體(TMI)和N的原料 氣體(NH3)，如圖6的(B)部分中所示。因此，在直到供應(yīng)Ga的原料氣 體(TMG)的周期At內(nèi)，In原子和InN分子在各個(gè)阻擋層43、 45和47 上遷移。然后，通過(guò)由開始供應(yīng)Ga的原料氣體(TMG)而隨后生長(zhǎng)阱層 44、 46和48，在初期階段遷移的In原子和InN分子并入到各個(gè)阱層 44、 46和48中，使得能夠抑制在初期生長(zhǎng)階段阱層44、 46和48中In 組成的降低。因此，能夠降低阱層44、 46和48在厚度方向上In組成 的變化，另外，即使當(dāng)阱層44、 46和48的厚度小如3nm時(shí)，也能獲 得期望的In組成。
圖IOA和IOB分別顯示了根據(jù)該實(shí)施方案的方法形成的量子肼結(jié) 構(gòu)中阱層的In組成和厚度方向位置之間的關(guān)系，以及阱層的能帶結(jié)構(gòu) 和厚度方向位置之間的關(guān)系。根據(jù)該實(shí)施方案的方法，在由InGaN構(gòu) 成的阱層44、 46和48的初期生長(zhǎng)階段，能夠形成In過(guò)多的存在于阻 擋層43、 45和47上的狀態(tài)，因此能夠增大待并入的In的量。因此， 由于能夠形成如圖10A中所示的在厚度方向上具有均勻In組成的阱 層，所以阱層44、 46和48的能帶結(jié)構(gòu)變得如圖10B中所示，并抑制 了發(fā)光波長(zhǎng)的擴(kuò)展，使得發(fā)光光譜的半帶寬能夠減小。而且，由于異 質(zhì)界面處帶隙變化加劇，因此增強(qiáng)了載流子限制效應(yīng)，且因?yàn)橛兄?發(fā)光的阱層的體積增大，所以能夠提高發(fā)光強(qiáng)度。另外，當(dāng)阱層44、 46和48的能帶結(jié)構(gòu)平坦時(shí)，抑制了由量子限制效應(yīng)引起的發(fā)光能量的 增加；因此，也能夠獲得增大發(fā)光波長(zhǎng)的效應(yīng)。另外，還應(yīng)當(dāng)相信， 由于壓電場(chǎng)在厚度方向上均勻產(chǎn)生，所以在壓電效應(yīng)未屏蔽的小電流 發(fā)光中，波長(zhǎng)進(jìn)一步增大。
圖11A為顯示由圖7的(A)和(B)部分中所示相關(guān)方法形成的量子阱結(jié)構(gòu)中阱層的In組成和厚度方向位置之間關(guān)系的圖，該關(guān)系是在把
阱層的目標(biāo)In組成設(shè)定例如為10%和30%時(shí)得到的。在圖IIA中，線 G21表示把阱層的目標(biāo)In組成設(shè)定為10%的情況，線G22表示把目標(biāo) In組成設(shè)定為30%的情況。阱層的In組成相對(duì)于厚度方向位置的變化 的速率相互類似。然而，當(dāng)目標(biāo)In組成低時(shí)(如線G21所示)，當(dāng)厚度 依然小時(shí)In組成達(dá)到了目標(biāo)值，因此對(duì)于具有一定厚度(如3 nm)的阱 層的In組成在厚度方向上的變化，當(dāng)目標(biāo)In組成高時(shí)(線G22)大于當(dāng) 目標(biāo)In組成低時(shí)(線G21)。因此，當(dāng)目標(biāo)In組成更高時(shí)，能夠說(shuō)由該 實(shí)施方案的方法獲得的效果更明顯。例如，如該實(shí)施方案中，當(dāng)通過(guò) 把阱層44、 46和48的生長(zhǎng)溫度(第二溫度t》降得低于阻擋層43、 45 和47的生長(zhǎng)溫度(第一溫度t,)來(lái)提高阱層44、 46和48的In組成時(shí)， 特別地，In組成在厚度方向上的變化能夠顯著降低。因此，能夠優(yōu)選 形成具有例如450 650 nm的長(zhǎng)PL波長(zhǎng)的阱層。
另外，圖11B顯示了圖7的(A)和(B)部分中所示由相關(guān)方法形成 的量子阱結(jié)構(gòu)中阱層的In組成和厚度方向位置之間的關(guān)系，該關(guān)系是 在阻擋層由InGaN(線G31)和GaN(線G32)構(gòu)成時(shí)得到的。如圖11B所 示，與阻擋層由GaN(線G32)構(gòu)成的情況相比，在阻擋層由InGaN(線 G31)構(gòu)成的情況下，當(dāng)厚度依然小時(shí)，In組成就開始增大。因此，與 阻擋層由InGaN構(gòu)成的情況相比，在阻擋層由GaN構(gòu)成的情況下，In 組成在厚度方向上的變化增大，然而，當(dāng)In組成過(guò)分增大時(shí)，阱層和 阻擋層之間的帶隙差異減小，因此，由量子阱結(jié)構(gòu)引起的載流子限制 效應(yīng)退化。另一方面，根據(jù)該實(shí)施方案的方法，即使在阻擋層由GaN 構(gòu)成或由具有低In組成的InGaN構(gòu)成的情況下，也能有效降低In組成 的變化；因此，能夠增大了阱層和阻擋層之間帶隙的差距，使得能夠 有效獲得載流子限制效應(yīng)。
在由圖7的(A)和(B)部分中所示相關(guān)方法形成的量子阱結(jié)構(gòu)中，圖 12為顯示阱層的In組成和厚度方向位置之間的關(guān)系的圖，該關(guān)系是在 把GaN襯底的主面相對(duì)于c-面的傾斜角(斜角)設(shè)定為0°(線G41)、 15°或75°(線G42)、 30°或60°(線G43)以及45°(線G44)時(shí)得到的關(guān)系。另 夕卜，圖13為顯示InGaN晶體的In組成比例和相對(duì)于c-面的斜角之間 關(guān)系的圖。如圖13中所示，與斜角為0。的情況(也就是，當(dāng)在c-面為 主面的GaN襯底上生長(zhǎng)InGaN晶體時(shí))相比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)斜角大于0°時(shí)In 組成比例降低，以及隨著斜角增大，In變得難以并入到晶體中(In組成 比例降低)。因此，如圖12中所示，當(dāng)斜角更加接近45。時(shí)，直到厚度 增加(直到晶體生長(zhǎng)達(dá)到一定先進(jìn)水平)，In組成更不易增大，且In組 成的變化加劇。
當(dāng)GaN襯底的斜角大且In如上所述不易并入時(shí)，該實(shí)施方案的方 法顯示了明顯的效果并能夠有效降低In組成的變化。也就是，如在該 實(shí)施方案中，n型GaN襯底40的主面可以相對(duì)于c-面傾斜。當(dāng)把阱層 44、 46和48的發(fā)光波長(zhǎng)設(shè)定為從綠色到紅色的波長(zhǎng)范圍如450 650 nm(尤其是450 550 nm的綠色波長(zhǎng)范圍內(nèi))時(shí)，使用具有如上所述斜 角的n型GaN襯底40;然而，根據(jù)該實(shí)施方案的方法，即使在上述情 況下，也能夠增大待并入的In量，且能夠有效降低In組成的變化。
另外，如在該實(shí)施方案中，阱層44、46和48的In組成可以為15% 以上。當(dāng)生長(zhǎng)具有如上所述相對(duì)高In組成的阱層44、 46和48時(shí)，由 于以前在初期生長(zhǎng)階段并入的In量小，所以為了實(shí)現(xiàn)期望的In組成， 必須進(jìn)行生長(zhǎng)而得到大厚度。然而，根據(jù)該實(shí)施方案的方法，即使在 生長(zhǎng)具有相對(duì)更高In組成的阱層44、46和48時(shí)，即使在小厚度如3 nm 下也能實(shí)現(xiàn)期望的In組成。
另外，如在該實(shí)施方案中，當(dāng)生長(zhǎng)阱層44、 46和48時(shí)，優(yōu)選在 襯底溫度達(dá)到第二溫度t2之后開始供應(yīng)In的原料氣體(TMI)。因此，在 阱層44、 46和48的初期生長(zhǎng)階段，In原子和InN分子可以分別在各 個(gè)阻擋層43、 45和47上有效遷移，使得能夠優(yōu)選實(shí)現(xiàn)上述期望效果。
另外，盡管在該實(shí)施方案中在供應(yīng)Ga的原料氣體(TMG)之前供應(yīng)N的原料氣體(NH3)以及In的原料氣體(TMI)，但是可以停止供應(yīng)NH3 而可以僅供應(yīng)TMI。在這種情況下，在直到開始供應(yīng)TMG的周期At 內(nèi)，In原子在各個(gè)阻擋層43、 45和47上遷移。即使通過(guò)如上所述的 方法，也能夠有效抑制在阱層44、 46和46的初期生長(zhǎng)階段時(shí)In組成 的降低。
實(shí)施例
接下來(lái)，將對(duì)制造綠色發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的方法的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行 說(shuō)明，所述綠色發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)包含高In組成的阱層。
首先，在把具有相對(duì)于c-面在a-軸方向上傾斜18。的主面的GaN 襯底(對(duì)應(yīng)圖3A中所示的n型GaN襯底40)放入反應(yīng)爐內(nèi)之后，在保 持反應(yīng)爐內(nèi)部壓力為27 kPa并向其供應(yīng)NH3氣體和H2氣體的同時(shí)，在 105(TC的溫度下進(jìn)行加熱處理IO分鐘。隨后，把反應(yīng)爐內(nèi)的襯底溫度 設(shè)定為1150°C，通過(guò)供應(yīng)充當(dāng)n型摻雜源的單甲基硅烷(MMSi)以及 TMG和NH3，生長(zhǎng)n型GaN層(對(duì)應(yīng)圖3B中所示的n型GaN半導(dǎo)體 層41)，以具有2pm的厚度。
隨后，把襯底溫度降至800°C，并通過(guò)向反應(yīng)爐供應(yīng)TMG、 TMI、 NH3以及MMSi，生長(zhǎng)n型InGaN緩沖層(對(duì)應(yīng)圖3B中所示的n型InGaN 緩沖層42)，以具有50nm的厚度。在該步驟中，把InGaN緩沖層的In 組成設(shè)定為5%。
接下來(lái)，把襯底溫度升至88(TC(第一溫度t,)，并通過(guò)向反應(yīng)爐供 應(yīng)TMG和NH3，在InGaN緩沖層上生長(zhǎng)GaN阻擋層(對(duì)應(yīng)圖4A中所 示的阻擋層43)，以具有15nm的厚度。隨后，在一旦停止供應(yīng)TMG， 并且把襯底溫度降至70(TC(第二溫度t2)之后，向反應(yīng)爐內(nèi)供應(yīng)TMI和 NKb(或僅供應(yīng)TMI)IO秒鐘。然后，再次開始供應(yīng)TMG，使得生長(zhǎng) 1110.3()GaN阱層(對(duì)應(yīng)圖4B中所示的阱層44)，以具有3nm的厚度。下 文中，通過(guò)以類似于上述方式重復(fù)進(jìn)行GaN阻擋層和IncuoGaN阱層的生長(zhǎng)，生長(zhǎng)了具有三周期多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層(對(duì)應(yīng)圖5A中所示的 有源層50)。在上述步驟中，襯底溫度的變化和原料氣體流量的變化分
別如圖6的(A)和(B)部分中所示。
接下來(lái)，在停止供應(yīng)TMG和TMI之后，把襯底溫度升至IOO(TC， 并供應(yīng)充當(dāng)p型摻雜源的二(環(huán)戊二烯基)鎂(CP2Mg)以及TMG、三甲基 鋁(TMA)和NH3，以便生長(zhǎng)p型AlGaN層(對(duì)應(yīng)圖5B中所示的p型 AlGaN半導(dǎo)體層51)，以具有20nm的厚度。另外，僅停止供應(yīng)TMA， 并生長(zhǎng)p型GaN層(對(duì)應(yīng)圖5B中所示的p型GaN半導(dǎo)體層52)，以具 有50 nm的厚度。
通過(guò)上述步驟，得到了具有綠色發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的外延晶片，在 所述結(jié)構(gòu)中提供了高In組成的阱層。最后，在把反應(yīng)爐內(nèi)的溫度降至 室溫，并從爐子回收GaN襯底之后，形成與圖1中所示電極11和19 相對(duì)應(yīng)的電極，然后把晶片分割成芯片，以得到綠色發(fā)光二極管。
為了對(duì)由上述實(shí)施例形成的外延晶片和由圖7的(A)和(B)部分中 所示的方法形成的相關(guān)技術(shù)的外延晶片之間進(jìn)行比較，測(cè)量了通過(guò)光 激發(fā)晶片和向其施加電流而得到的發(fā)光光譜，結(jié)果根據(jù)所有發(fā)光光譜 發(fā)現(xiàn)，根據(jù)上述實(shí)施例形成的晶片具有比由相關(guān)方法獲得的晶片更窄 的半帶寬和更高的發(fā)光強(qiáng)度。另外，根據(jù)上述實(shí)施例形成的晶片具有 更長(zhǎng)的發(fā)光波長(zhǎng)。相信造成發(fā)光光譜的半帶寬更窄的原因是，當(dāng)生長(zhǎng) 阱層時(shí)，通過(guò)在TMG之前供應(yīng)TMI，在其厚度方向和沿晶片表面方向 的兩個(gè)方向上阱層In組成的均勻性都提高了。另外，關(guān)于發(fā)光強(qiáng)度的 增強(qiáng)，其原因是相信由于s阱層的In組成的均勻性提高了，所以在阱 層和阻擋層之間的異質(zhì)界面處能帶結(jié)構(gòu)變陡，以及由此提高了載流子 限制效應(yīng)。而且，關(guān)于更長(zhǎng)的發(fā)光波長(zhǎng)，相信其原因是由于阱層的In 組成的均勻性提高，所以由阱層和阻擋層之間晶格常數(shù)的差異而產(chǎn)生 的壓電場(chǎng)在厚度方向上變得均勻。另外，當(dāng)對(duì)這些晶片進(jìn)行X射線衍射測(cè)量時(shí)，在根據(jù)該實(shí)施例形 成的晶片中，由有源層的周期性結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的伴峰比相關(guān)技術(shù)的晶片 中的伴峰更陡。還相信由于阱層和阻擋層之間異質(zhì)界面處的能帶結(jié)構(gòu) 變陡，所以發(fā)生上述現(xiàn)象。
根據(jù)本發(fā)明的形成量子阱結(jié)構(gòu)的方法和制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方 法不限于上述實(shí)施方案，并且可以不背離本發(fā)明的主旨和范圍而做出 各種變化和修改。例如，在上述實(shí)施方案中，作為由含In和其他III 族元素的III族氮化物半導(dǎo)體形成的阱層的例子，已經(jīng)借助于實(shí)施例對(duì)
InGaN的阱層進(jìn)行了描述；但是，本發(fā)明阱層的構(gòu)成材料不限于此， 且可以包含其他III族元素來(lái)代替Ga，或可以包含其他III族元素以及 Ga。而且，還可以包含V族元素以及N。
另外，已經(jīng)對(duì)相對(duì)于c-面具有斜角的GaN襯底進(jìn)行了描述，作為 上述實(shí)施方案中的氮化鎵襯底，但是，即使當(dāng)使用c-面為主面的GaN 襯底時(shí)，本發(fā)明也能提供類似于上述實(shí)施方案中的效果。
權(quán)利要求
1.一種形成量子阱結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括如下步驟在氮化鎵襯底的相對(duì)于(0001)面傾斜的主面上交替生長(zhǎng)阻擋層和阱層以形成所述量子阱結(jié)構(gòu)，其中在所述生長(zhǎng)步驟中，通過(guò)生長(zhǎng)含銦和其他III族元素的III族氮化物半導(dǎo)體來(lái)形成各個(gè)阱層，在第一溫度下生長(zhǎng)各個(gè)阻擋層，在低于所述第一溫度的第二溫度下生長(zhǎng)所述各個(gè)阱層，以及當(dāng)生長(zhǎng)所述各個(gè)阱層時(shí)，在供應(yīng)所述其他III族元素的原料氣體之前供應(yīng)銦的原料氣體。
2. 如權(quán)利要求l所述的形成量子阱結(jié)構(gòu)的方法，其中在供應(yīng)所述其他m族元素的原料氣體之前，供應(yīng)氮的原料氣體以及所述銦的原料 氣體。
3. 如權(quán)利要求i所述的形成量子阱結(jié)構(gòu)的方法，其中當(dāng)生長(zhǎng)所述 各個(gè)阱層時(shí)，在襯底溫度達(dá)到所述第二溫度之后開始供應(yīng)所述銦的原 料氣體。
4. 如權(quán)利要求i所述的形成量子阱結(jié)構(gòu)的方法，其中所述其他III 族元素包括鎵。
5. 如權(quán)利要求4所述的形成量子阱結(jié)構(gòu)的方法，其中所述銦的原料氣體包含三甲基銦，所述鎵的原料氣體包含三甲基嫁。
6. 如權(quán)利要求l所述的形成量子阱結(jié)構(gòu)的方法，其中所述各個(gè)阱 層的In組成為15%以上。
7. —種制造發(fā)光波長(zhǎng)為450 650 nm的半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法，所述方法包括如下步驟在氮化鎵襯底的相對(duì)于(0001)面傾斜的主面上交替生長(zhǎng)阻擋層和 阱層以形成量子阱有源層；其中在所述生長(zhǎng)步驟中，通過(guò)生長(zhǎng)含銦和其他III族元素的III族 氮化物半導(dǎo)體來(lái)形成各個(gè)阱層；在第一溫度下生長(zhǎng)各個(gè)阻擋層；在低于所述第一溫度的第二溫度下生長(zhǎng)所述各個(gè)阱層；以及當(dāng)生長(zhǎng)所述各個(gè)阱層時(shí)，在供應(yīng)所述其他m族元素的原料氣體之前供應(yīng)銦的原料氣體。
8. 如權(quán)利要求7所述的制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法，其中在供應(yīng) 所述其他III族元素的原料氣體之前，供應(yīng)氮的原料氣體以及所述銦的 原料氣體。
9. 如權(quán)利要求7所述的制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法，其中當(dāng)生長(zhǎng) 所述各個(gè)阱層時(shí)，在襯底溫度達(dá)到所述第二溫度之后開始供應(yīng)所述銦 的原料氣體。
10. 如權(quán)利要求7所述的制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法，其中所述其他m族元素包括鎵。
11. 如權(quán)利要求io所述的制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法，其中所述銦的原料氣體包含三甲基銦，所述鎵的原料氣體包含三甲基嫁。
12. 如權(quán)利要求7所述的制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法，其中所述 各個(gè)阱層的In組成為15%以上。
全文摘要
本發(fā)明提供了形成量子阱結(jié)構(gòu)的方法以及制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法，所述量子阱結(jié)構(gòu)能夠降低In組成在阱層厚度方向上的變化。在通過(guò)在GaN襯底主面上交替生長(zhǎng)阻擋層和阱層而形成量子阱結(jié)構(gòu)(有源層)的步驟中，通過(guò)生長(zhǎng)InGaN而形成各個(gè)阱層，在第一溫度下生長(zhǎng)各個(gè)阻擋層，在低于所述第一溫度的第二溫度下生長(zhǎng)各個(gè)阱層，且當(dāng)形成各個(gè)阱層時(shí)，在供應(yīng)Ga的原料氣體(三甲基嫁)之前，供應(yīng)In的原料氣體。
文檔編號(hào)B82Y10/00GK101556917SQ200910134808
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日
發(fā)明者上野昌紀(jì), 中西文毅, 善積祐介, 鹽谷陽(yáng)平 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社