磊晶层的成长方法技术

一种磊晶层的成长方法。首先，提供一基底；接着，形成一缓冲层于基底表面；实行一氢气处理程序；最后，形成一磊晶层于冲层表面。在实行氢气处理程序之前，包括一去除基底的程序。通过在形成束缚层之前，先利用氢气处理缓冲层表面，以避免缓冲层受侵蚀，并可清除缓冲层表面的杂质，以利磊晶层的形成。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种发光元件(light emitting device)的制作方法，特别是有关于一种。
技术介绍
GaN是非常重要的宽能隙(wide bandgap)半导体材料，可以用来做绿光、蓝光到紫外线的发光元件。但是因为块材(bulk)GaN的成长一直有困难，所以目前GaN大多成长在以蓝宝石(sapphire)、GaP、InP、GaAs、SiC或Si构成的基板上。由于这些基板皆与GaN的晶格常数(lattice constant)不匹配，所以直接成长在这些基板上的CaN品质不佳，因此引用一缓冲层(buffer layer)，于基板与GaN之间，该缓冲层又称晶核形成层(nucleation layer)，晶格常数与基板相近的缓冲层可以提供成核(nucleation)位置，以利GaN成核及成长，以形成相同的晶体结构，以提升GaN的结晶度。因此，缓冲层品质的优劣对后续磊晶层有关键性的影响，也间接影响到发光元件的性质。Takashi曾于公元2001年12月27日公开的美国公开号20010054717专利申请案件中，一种具有磷化硼缓冲层与单晶(single crystal)基底的发光元件被揭露出来。然而，若发光元件的中间层(缓冲层及GaN结晶层)的晶体结构含有太多缺陷，例如差排(dislocation)，或有杂质颗粒(particle)污染，皆会严重影响后续活性层的结晶，进而降低发光元件的发光效率与使用寿命。因此，目前多数工厂于大量生产发光元件时，会通入氮气，以清除缓冲层表面的杂质颗粒，但是本专利技术人发现氮气会对缓冲层造成侵蚀，造成缓冲层不平整，且具有缺陷。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种，通过减少发光元件磊晶层中杂质，以避免缓冲层受侵蚀，并可去除缓冲层表面的杂质，达到形成纯度高、差排含量少且结晶度佳的氮化镓磊晶层的目的。本专利技术的另一目的是提供一种，达到提升发光元件的发光效率的目的。本专利技术的又一目的是提供一种，达到提升发光元件的使用寿命的目的。本专利技术的目的是这样实现的一种，其特征是它包括如下步骤(1)提供一基底；(2)形成一缓冲层于所述基底表面；(3)对所述缓冲层实行一氢气处理程序；(4)形成一磊晶层于所述缓冲层表面。所述基底的材质包括硅。所述缓冲层的材质包括磷化硼。形成所述磷化硼的前驱物包括氯化硼与氯化磷，或氯化硼与磷化氢。所述缓冲层是以磊晶法形成。所述磊晶层的材质为AlxIn1-xGayN1-y或是AlxGa1-xNyP1-y，其中0≤x≤1，0≤y≤1。所述磊晶层的前驱物为甲基联胺或氨气。所述磊晶层的前驱物包括甲基联胺与三甲基镓。所述磊晶层是以磊晶法形成。所述氢气处理程序是于温度350-500℃下进行。下面结合较佳实施例和附图进一步说明。附图说明图1是本专利技术的流程示意图。图2是本专利技术的制程剖面示意图。图3是本专利技术的实施例2的流程示意图。图4-图6是本专利技术的实施例2的制程剖面示意图。具体实施例方式实施例1参阅图1-图2所示，本专利技术的实施例1的包括如下步骤首先，在步骤S100中，提供一基底200。该基底200的材质可以为硅单晶(single crystal)、碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)，其中以硅单晶为较佳。其厚度约为2-8μm，较佳为3-6μm。接着，在步骤S102中，形成一缓冲层202于所述基底200表面。若所述基底200的材质为硅单晶，则所述缓冲层202的材质，例如磷化硼(boron phasphidi；BP)，可利用卤素气相成长方法(halogen vapor phase growth)的原理，反应前期物例如为氯化硼(BCl3)与氯化磷(PCl3)，或氯化硼(BCl3)与磷化氢(PH3)，通过有机金属气相磊晶法(metalorganic chemical vapor deposition；MOCVD)在硅{100}或{111}的晶面上形成BP缓种层202，其厚度约为2-8μm，较佳为3-6μm。BP缓冲层是作为晶格转换层(lattice transfer layer)，可用以减缓基底与磊晶层之间的晶格不匹配(lattice mismatch)。其中，BP缓冲层202的较佳磊晶方法如下所述先将反应室温度升高至第一温度T1，例如约为900-1180℃，保持约1分钟。接着，使反应室温度降至第二温度T2，例如约380℃，再开始供应PCl3(或PH3)至反应室内部，经过约3分钟后，再进行第一次氯化硼(BCl3)供应约40分钟。接着，先停止氯化硼(BCl3)供应，于第二温度T2(约380℃)下保持一段时间，例如5分钟，再将反应室温度升高至第三温度T3，例如约1030℃。期间继续保持供应PCl3(或PH3)。然后，于第三温度T3(约1030℃)下再进行第二次氯化硼(BCl3)供应，约60分钟。期间继续保持PCl3(或PH3)供应。接着，先停止供应PCl3(或PH3)及氯化硼(BCl3)，再于第三温度T3(约1030℃)下经过一段时间，例如约10分钟，便完成BP缓冲层的形成，可将反应室温度降至室温后取出。所述BP缓冲层的形成过程中，始终持续供应H2气体至反应室内部。如此，便完成BP缓冲层202的磊晶程序。然后，步骤S104中，施行一氢气处理，用以处理缓冲层表面，以避免缓冲层受侵蚀，并可清除所述缓冲层表面的杂质颗粒，有利于后续磊晶层在缓冲层表面形成。可延续所述步骤S102，保持H2气体的供应，且其温度(T4)约为350-500℃。接着，步骤S106中，形成一磊晶层204于所述缓冲层202表面。所述磊晶层204的材质为AlxIn1-xGayN1-y或是AlxGa1-xNyP1-y，其中0≤x≤1，0≤y≤1。例如氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)或磷氮化镓(GaNP)，其反应前驱物可为甲基联胺与氨气(NH3)；以氮化镓(GaN)为例，其前驱物包括一甲基联胺(monomethyl hydrazine；TMG)与三甲基镓(trimethyl gallium；MMH)，通过有机金属气相磊晶法(MOCVD)在所述缓冲层202表面形成磊晶层204，1-30μm，较佳为2-4μm。其中，磊晶层204，以氮化镓(GaN)磊晶为例，其方法如下所述首先，供应H2与N2气体，延续所述步骤S104的温度(T4)，例如350-500℃，开始供应MMH。再经过一段时间，例如3分钟后，开始进行第一次TMG供应，时间约20分钟。接着，停止TMG供应，经过一段时间，例如5分钟，再将反应室温度升高至第五温度T5，例如820℃，期间保持MMH供应。接着，于第五温度下进行第二次TMG供应，时间约为60分钟，期间保持MMH供应。最后，先停止MMH与TMG的供应，于第五温度下保持一段时间，例如30分钟。再将温度降至室温，完成氮化镓(GaN)磊晶。氮化镓(GaN)磊晶期间持续供应H2与N2气体。后续，可再依序继续进行，如电极的形成等步骤，以完成发光元件的制作。实施例2参阅图3-图6所示，本专利技术的较佳实施例2的包括如下步骤首先，在步骤S300中，提供一基底400。该基底400的材质可以为硅单晶、碳化硅或氮化镓，其中以硅单晶为较佳。其厚度的为2-8μm，较佳为3-6μm。参阅图4所示，接着，在步骤S302本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磊晶层的成长方法，其特征是：它包括如下步骤：（１）提供一基底；（２）形成一缓冲层于所述基底表面；（３）对所述缓冲层实行氢气处理程序；（４）形成一磊晶层于所述缓冲层表面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：寺嶋一高，章烱煜，赖穆人，
申请(专利权)人：威凯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]