半导体器件的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体器件的制备方法，涉及半导体领域，制备方法包括：在蓝宝石衬底表面制备AlO

【技术实现步骤摘要】
半导体器件的制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，更具体地，涉及一种半导体器件的制备方法。

技术介绍

[0002]LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种半导体发光器件，主要由p型半导体和n型半导体两部分组成；其中，n型区具有很多高迁移率的电子，p型区有很多具有低迁移率的空穴，p型半导体和n型半导体之间的过渡层，称为pn结；当向LED施加正向电压时，电子可以和空穴发生复合并释放出光子。目前LED的光电性能得到很大提升，但是深紫外LED、mini/micro
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LED等高端LED器件产品的发光效率以及可靠性仍需提升。
[0003]目前LED主流的制作方法是在蓝宝石衬底上生长GaN材料，GaN材料在蓝宝石上生长时，由于晶格差异过大，会产生很多缺陷。为了提高GaN的晶体质量，人们在蓝宝石上或者氧化硅上制作圆锥状的图形，以减少缺陷的发生。但是圆锥体存在图形侧壁生长，会减低材料生长质量，并且由于蓝宝石和氧化硅与GaN折射率差异不大，从量子阱发光层发出的光不能很好地反射出去，从而影响LED的发光效率。
[0004]因此，开发一种新型的制作方法用以提高器件的发光效率，并提升材料生长质量具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种半导体器件的制备方法，能够有效提高LED芯片的发光效率及发光强度，尤其适合制作深紫外LED芯片。
[0006]本申请提供一种半导体器件的制备方法，包括以下步骤：
[0007]提供蓝宝石衬底；
[0008]对蓝宝石衬底进行常规清洗处理后，将蓝宝石衬底置入电子束反应腔内，在氮离子辅助和氧气氛围中蒸发Al材料，在蓝宝石衬底的表面形成AlO
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膜层，通过控制氧原子的摩尔占比为5％～25％且氮原子的摩尔占比为12％～40％，使AlO
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薄膜层的折射率在1.30～1.35；
[0009]用步进光刻机在AlO
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膜层上涂上光刻胶制作图形，然后用电感耦合等离子体刻蚀机进行干法刻蚀，在AlO
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薄层上刻蚀出圆锥体，然后清洗干净；
[0010]将形成有圆锥体的蓝宝石衬底放入MOCVD反应腔，通入氢气，将圆锥体的侧壁蚀刻成半球状的纳米凹坑；
[0011]用MOCVD继续生长n型半导体层、发光层、p型半导体层至完全结构的外延片。
[0012]可选地，沿垂直于所述蓝宝石衬底所在平面的方向，所述AlO
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膜层的厚度为2～4um。
[0013]可选地，所述圆锥体的高度为1.60～1.9um，底面直径为2.5～2.8um，相邻两个圆锥体之间的间距为0.2～0.5um。
[0014]可选地，所述半球状的纳米凹坑的直径为60～300nm，相临两个凹坑的距离为20～
35nm。
[0015]与现有技术相比，本专利技术提供的半导体器件的制备方法，至少实现了如下的有益效果：
[0016]本专利技术在蓝宝石衬底的表面形成AlO
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圆锥体，通过控制氧原子和氮原子的摩尔占比使AlO
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薄膜层的折射率在1.30～1.35，通过改变光的全反射角来提升亮度。相较于传统的蓝宝石圆锥体和SiO2圆锥体(蓝宝石的折射率为1.78，氧化硅的折射率为1.46)，MQW发出的光从GaN射向蓝宝石圆锥体时，其角度大于46.4
°
时才被全反射；从GaN射向SiO2时，其角度需要大于36.4
°
时发生全反射，而光从GaN射向AlO
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时，其角度只需要大于30.6
°
时即可发生全反射，更多的光返回，从正面或侧面射出，从而提高LED器件的发光效率。
[0017]通过在圆锥体侧壁上制作出半球状的纳米凹坑，从多量子阱发光层发出的光射向圆锥体侧壁的半球状的纳米凹坑时，会遇到纳米级的窗口，光能够在窗口两端来回震荡，与窗口相匹配的波长的光能够得到增强，并从倒锥形凹坑的侧壁传播出去，有效提高了LED芯片的发光强度，尤其适合制作深紫外LED芯片。另外，圆锥体侧壁上纳米凹坑的存在使得氮化镓材料在圆锥体侧壁上更难成核，减少图形侧壁的生长，进而提升外延结晶质量。
[0018]当然，实施本专利技术的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
[0019]通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
[0020]被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本专利技术的原理。
[0021]图1所示为本申请实施例所提供的半导体二极管的完整结构图；
[0022]图2所示为本申请实施例所提供的圆锥体示意图；
[0023]图3所示为本申请实施例所提供的侧壁蚀刻成半球状的纳米凹坑的圆锥体示意图；
[0024]其中，1、蓝宝石衬底，2、AlO
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膜层，3、圆锥体，4、n型半导体层，5、多量子阱层，6、p型半导体层。
具体实施方式
[0025]现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。
[0026]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。
[0027]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0028]在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0029]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一
个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0030]本专利技术提供了半导体器件的制备方法，能够提高外延材料的晶体质量，有效提高LED芯片的发光效率及发光强度，尤其适合制作深紫外LED芯片。
[0031]以下将结合附图和具体实施例进行详细说明。
[0032]图1所示为本申请实施例所提供的半导体二极管的完整结构图；图2所示为本申请实施例所提供的圆锥体示意图；图3所示为本申请实施例所提供的侧壁蚀刻成半球状的纳米凹坑的圆锥体示意图。请参见图1
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图3，半导体器件的制备方法包括:
[0033]步骤1、提供蓝宝石衬底1。
[0034]步骤2、对蓝宝石衬底1进行常规清洗处理后，将蓝宝石衬底本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.半导体器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供蓝宝石衬底；对蓝宝石衬底进行常规清洗处理后，将蓝宝石衬底置入电子束反应腔内，在氮离子辅助和氧气氛围中蒸发Al材料，在蓝宝石衬底的表面形成AlO
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膜层，通过控制氧原子的摩尔占比为5％～25％且氮原子的摩尔占比为12％～40％，使AlO
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薄膜层的折射率在1.30～1.35；用步进光刻机在AlO
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膜层上涂上光刻胶制作图形，然后用电感耦合等离子体刻蚀机进行干法刻蚀，在AlO
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薄层上刻蚀出圆锥体，然后清洗...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐平，许亚兵，张小球，
申请(专利权)人：湘能华磊光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：