外延膜制备方法技术

本申请公开了一种外延膜制备方法，包括以下步骤：于衬底上生长缓冲层；对所述缓冲层以及所述衬底进行退火，以使所述缓冲层二次结晶且形成有孔洞结构；于所述缓冲层上形成图形结构；于所述缓冲层的图形结构上生长外延层，本申请的外延膜制备方法能够提高外延膜的晶体质量。质量。质量。

【技术实现步骤摘要】
外延膜制备方法


[0001]本申请涉及半导体
，尤其涉及一种外延膜制备方法。

技术介绍

[0002]在UVC
‑
LED(Ultra Violet
‑
c
‑
Light Emitting Diode)外延中，氮化铝模板作为过渡层对UVC
‑
LED外延质量起着决定性作用，高质量的氮化铝模板能大大增加UVC
‑
LED的外量子效率。但是，外延过程中，由于氮化铝与衬底之间存在严重的晶格失配和热应力失配，使得外延生长出来的氮化铝模板存在大量的位错。
[0003]目前科研人员通过对衬底进行图形化处理，使外延膜在图形化衬底上生长的过程中，由于镜像力作用造成位错弯折，最后在图形空腔处湮灭。但这种方法只能对图形周围有限的区域产生效果，其它台面上的位错依然存在。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种外延膜制备方法，其能够提高外延膜的晶体质量。
[0005]本申请实施例提供了一种外延膜制备方法，包括以下步骤：
[0006]于衬底上生长缓冲层；
[0007]对所述缓冲层以及所述衬底进行退火，以使所述缓冲层二次结晶且形成孔洞结构；
[0008]于所述缓冲层上形成图形结构；
[0009]于所述缓冲层的图形结构上生长氮化铝模板。
[0010]在本申请的一些实施例中，所述退火温度大于等于1200℃，且小于等于1500℃，所述退火时间大于等于1min，且小于等于20min。/>[0011]在本申请的一些实施例中，所述退火为在氮气氛围下退火，氮气流量大于等于0.1LPM，且小于等于0.4LPM。
[0012]在本申请的一些实施例中，所述孔洞结构中各孔洞的直径大于等于10nm且小于等于100nm。
[0013]在本申请的一些实施例中，采用纳米压印或光刻于所述缓冲层上形成图形结构。
[0014]在本申请的一些实施例中，所述纳米压印包括以下步骤：
[0015]于所述缓冲层上旋涂压印胶；
[0016]加热固化所述压印胶；
[0017]通过带有微纳尺寸结构的软膜在压印胶上压印出图形结构；
[0018]使用刻蚀设备对所述衬底进行刻蚀，将图形从压印胶转移到所述衬底上。
[0019]在本申请的一些实施例中，所述图形结构包括圆形孔、多边形孔、菱形孔中的一种或多种图形，所述图形结构中多个图形以六角交错阵列排布。
[0020]在本申请的一些实施例中，所述于衬底上生长缓冲层包括以下步骤：
[0021]在大于等于400℃且小于等于900℃下于物理气相沉积设备内生长；或
[0022]在大于等于1000℃且小于等于1100℃下于化学气相沉积设备内生长。
[0023]在本申请的一些实施例中，所述于衬底上生长缓冲层中所述缓冲层的厚度大于等于20nm，且小于等于300nm。
[0024]在本申请的一些实施例中，所述衬底为蓝宝石衬底、碳化硅衬底或者硅衬底。
[0025]本申请的实施例所提供的外延膜制备方法，具备以下技术效果：本专利技术相比于直接在衬底上进行图形化处理，在氮化铝缓冲层上进行图形化处理的方法对图形材料本身存在更多的可操作性。且通过对氮化铝缓冲层进行退火形成大量的微纳尺寸孔洞在经过图形化处理后依然保留在图形台面上，在外延膜生长过程中，孔洞结构可配合图形结构以相同的生长机理湮灭掉台面上的位错，进一步降低外延膜的位错密度，提高外延膜的晶体质量。
[0026]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本申请一实施例中的外延膜制备方法的流程示意图；
[0029]图2为本申请一种实施例中的压印图形结构的流程示意图；
[0030]图3为本申请一种实施例中的位错行为示意图；
[0031]图4为本申请另一种实施例中的位错行为示意图。
[0032]附图标记：A、位错。
具体实施方式
[0033]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0034]在相关技术中，对于部分分立器件，尤其是光电子器件的外延生长，工程人员一般在器件的功能层(外延层)和衬底之间插入缓冲层，以解决由于衬底与外延层之间由于晶格失配和热失配对器件性能的影响。氮化铝是一种在Ⅲ/
Ⅴ
族半导体化合物异质外延领域中常见的缓冲层材料；如何获得高质量的氮化铝外延层是目前制备高质量器件的关键点之一；目前工程人员通过对蓝宝石衬底进行图形化处理，使氮化铝在生长过程中侧向外延(外延层在纵向生长的过程中也在横向扩展)，外延层内的位错由于镜像力的作用向图形化孔位处弯折，最终在形成的锯齿形图形空腔边缘处湮灭，从而提高外延膜的晶体质量。但这种方法只能对图形周围有限的区域产生效果，其它台面上的位错依然存在。
[0035]为了解决上述技术问题，请参照图1
‑
图2所示，本申请提出了一种外延膜制备方法，能够提高外延膜的晶体质量。
[0036]外延膜制备方法，包括以下步骤：
[0037]S10，于衬底上生长缓冲层；
[0038]在本申请的一些实施例中，在衬底上生产缓冲层采用有机金属化学气相沉积法或磁控溅射法。
[0039]本申请实施例中衬底可以是蓝宝石衬底、碳化硅衬底或者硅衬底，本申请实施例对此不做限定。在本申请的一具体实施例中，衬底为蓝宝石衬底。
[0040]在本申请的一些实施例中，于衬底上生长缓冲层中缓冲层的厚度大于等于20nm，且小于等于300nm，缓冲层用于解决异质衬底上生长半导体时晶格失配、异质扩散和极性问题，在本申请的一些实施例中，缓冲层的厚度为200nm。且在本申请的一些实施例中，缓冲层为氮化铝缓冲层。
[0041]在本申请的一些实施例中，于衬底上生长缓冲层为于大于等于400℃且小于等于900℃的温度下在PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)设备内进行生长，当温度小于400℃，原子的热运动太小，无法在衬底的表面生长出缓冲层或在衬底表面生长缓冲层的速度过慢，当温度高于900℃，原子的表面迁移率较大，更容易形成致密结构，不便于在退火过程中形成二次结晶，在400℃至900℃的温度下在衬底表面生长出的缓冲层较为蓬松，在下一步的温度更高的退火处理中原子仍可进行热运动，以达到二次结晶后形成孔洞结构。
[0042]在本申请的另一些实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外延膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：于衬底上生长缓冲层；对所述缓冲层以及所述衬底进行退火，以使所述缓冲层二次结晶形成孔洞结构；于所述缓冲层上形成图形结构；于所述缓冲层的图形结构上生长外延层。2.如权利要求1所述的外延膜制备方法，其特征在于，所述退火温度大于等于1200℃且小于等于1500℃，所述退火时间大于等于1min且小于等于20min。3.如权利要求1或2所述的外延膜制备方法，其特征在于，所述退火为在氮气氛围下退火，氮气流量大于等于0.1LPM且小于等于0.4LPM。4.如权利要求1所述的外延膜制备方法，其特征在于，所述孔洞结构中各孔洞的直径大于等于10nm且小于等于100nm。5.如权利要求1所述的外延膜制备方法，其特征在于，采用纳米压印或光刻于所述缓冲层上形成图形结构。6.如权利要求5所述的外延膜制备方法，其特征在于，所述纳米压印包括以下步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立胜，沈波，许福军，李峰，
申请(专利权)人：北京中博芯半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：