铝氮化物层的制造方法技术

技术编号：40390539 阅读：6 留言：0更新日期：2024-02-20 22:22

本公开涉及铝氮化物层的制造方法(METHOD OF MANUFACTURING AN ALUMINUM NITRIDE LAYER)，该方法包括：准备生长基板的步骤；在生长基板上生长Al<subgt;1‑v‑w</subgt;Ga<subgt;v</subgt;In<subgt;w</subgt;N(0≤v＜1，0≤w＜1，v+w＜1)层的步骤；将Al<subgt;1‑v‑w</subgt;Ga<subgt;v</subgt;In<subgt;w</subgt;N(0≤v＜1，0≤w＜1，v+w＜l)层内的镓(Ga)和铟(In)分解和蒸发，蚀刻成具有多个空穴的多孔性Al<subgt;1‑v‑</subgt;<subgt;w</subgt;Ga<subgt;v</subgt;In<subgt;w</subgt;N(0≤v＜1，0≤w＜1，v+w＜1)层的步骤；将多孔性Al<subgt;1‑v‑w</subgt;Ga<subgt;v</subgt;In<subgt;w</subgt;N(0≤v＜1，0≤w＜1，v+w＜1)层作为蚀刻掩膜以在生长基板形成多个空穴的步骤；以及在多孔性Al<subgt;1‑v‑w</subgt;Ga<subgt;v</subgt;In<subgt;w</subgt;N(0≤v＜1，0≤w＜1，v+w＜l)层上生长铝氮化物(AlN)层的步骤。

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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本公开(disclosure)总体涉及铝氮化物层的制造方法(method ofmanufacturing an aluminum nitride layer)，尤其涉及制造无裂痕、晶体缺陷密度低的铝氮化物(aln)层的方法。如此制造的铝氮化物(aln)层乃至铝氮化物(aln)模板可用于含铝(al)半导体层的生长，具代表性地，可用于发光二极管(led)、激光二极管(ld)、高电子迁移率晶体管(hemt)、压电薄膜等的制造。特别是，可用于紫外线发光元件(uv led)、发射短波紫外线(uvc)或深紫外线(deep uv)的半导体元件。短波紫外线(uvc)或深紫外线(deepuv)通常是指200～340nm波长的光，根据情况，还指200～400nm波长的光。其中，半导体发光元件是指通过电子和空穴的复合产生光的半导体光元件，能够以iii族氮化物半导体发光元件为例。iii族氮化物半导体由alxgayin1-x-yn(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)组成的化合物形成，不排除包含其他元素。半导体发光元件可具有晶圆及芯片的形态。

技术介绍

1、在此，提供关于本公开的
技术介绍
，它们不一定是指公知技术(this sectionprovides background information related to the present disclosure which isnot necessarily prior art)。

2、图1为示出美国授权专利公报us9627580号中提出的紫外线发光半导体元件的一个示例的图，半导体发光

3、在制造发射紫外线的半导体元件时，随着紫外线的波长变短，半导体区域30、40、50、60的铝(al)含量增加，相应地，从热膨胀系数和晶格常数的角度来看，使用铝氮化物(aln)基板作为生长基板10是理想的。然而，现实上，铝氮化物(aln)基板过于昂贵，而且不具备发光元件所需的透光性，因此在紫外线波长带中具有优秀透光性的作为铝氧化物(al2o3)单晶体的蓝宝石生长基板10的上部形成2微米(micronmeter)以上厚的aln层20，并将其用作铝氮化物模板(aln template)。为了制造这种铝氮化物模板，如果由蓝宝石生长基板10与ht-aln层20之间的晶格常数和热膨胀系数之差异引起的拉伸应力(tensilestress)不能得到适当的释放(relaxation)，则会在2微米以上厚的aln层20内部产生细微的微裂痕(crack)。通常在蓝宝石生长基板10上部，1100℃以上的高温下，形成生长基板的水平方向的二维生长方式(2d growth mode)的ht-aln层20，在此过程中，除能够经常观察到的各种晶体缺陷(crystalline defects；空位(vacancy)、位错(dislocation)、堆垛层错(stacking fault)、纳米管(nanopipe)、倒反畴(inversion domain))之外，发生裂痕现象，为解决此问题，适当结合沿生长基板10的垂直方向的三维生长方式(3d growth mode)的ht-aln层20形成工艺，并将释放拉伸应力的机制(mechanism)的多个空隙(air void)引入ht-aln层20内部或蓝宝石生长基板10之间的界面，以解决细微的微裂痕问题。但是，这种成膜工艺的ht-aln层20具有同时具备铝极性(al polarity)和氮极性(n polarity)的结晶性，特别是，具有粗糙表面的ht-aln层20，因此不仅对后续成膜的发光元件的活性层结晶质量，还对发光元件的可靠性(reliability)和寿命(lifetime)等质量(quality)也会产生负面影响。

4、论文(high quality aln epilayers grown on nitrided sapphire by metalorganic chemical vapor deposition，www.nature.com/scientificreports，published:21february2017)中提出了如下技术，即，在蓝宝石生长基板10上生长ht-aln层20之前，对生长基板10进行氮化处理(nitridation)，抑制ht-aln层20的具有氮极性的aln物质，并克服了蓝宝石生长基板10与ht-aln层20之间的晶格常数和热膨胀系数之差异的无裂痕(crack-freee)ht-aln模板的形成技术。氮化处理可通过如下方法进行，即，利用有机金属化学气相沉积法(mocvd)，在950℃温度下，使2400sccm的nh3流动7秒。ht-aln层20可在850℃以上的温度(例如1200℃)下生长。

5、通过应用这种方法，可以获得厚度达2～3μm的无裂痕aln模板，但目前ht-aln层20的穿透位错密度(threading dislocation density，tdd)达到109～1010cm-2，这仍然在铝极性的ht-aln层20母体(matrix)中混合有不规则分布和形态(dimension；大小和形态)的氮极性的aln物质区域，即，倒反畴(inversion domain，id)，两个极性的aln界面形成倒反畴界(inversion domain boundary，idb)，这就如上所述，不仅对后续成膜的发光元件的活性层结晶质量，还对发光元件的可靠性(reliability)和寿命(lifetime)等质量(quality)会产生极大影响。因此，需要最大限度地抑制ht-aln层20内氮极性的aln的技术。

技术实现思路

1、技术问题

2、对此，在“具体实施方式”的后部进行描述。

3、解决问题的方案

4、在此提供本公开的整体摘本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种铝氮化物层的制造方法，其中，包括：

2.根据权利要求1所述的铝氮化物层的制造方法，其中，在生长基板形成多个空穴的步骤之前，重复多次生长Al1-v-wGavInwN层的步骤和蚀刻的步骤，其中，0≤v＜1，0≤w＜1，v+w＜1。

3.根据权利要求1所述的铝氮化物层的制造方法，其中，在生长Al1-v-wGavInwN层的步骤中，重复多次即n次蚀刻的步骤和生长AlN层的步骤，其中，0≤v＜1，0≤w＜1，v+w＜1。

4.根据权利要求1所述的铝氮化物层的制造方法，其中，Al1-v-wGavInwN层为Al1-vGavN层，其中，Al1-v-wGavInwN中，0≤v＜1，0≤w＜1，v+w＜1，Al1-vGavN中，0＜v＜1。

5.根据权利要求1所述的铝氮化物层的制造方法，其中，所述方法还包括：

6.根据权利要求5所述的铝氮化物层的制造方法，其中，III族氮化物半导体元件区域包括发射紫外线的活性区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种铝氮化物层的制造方法，其中，包括：

2.根据权利要求1所述的铝氮化物层的制造方法，其中，在生长基板形成多个空穴的步骤之前，重复多次生长al1-v-wgavinwn层的步骤和蚀刻的步骤，其中，0≤v＜1，0≤w＜1，v+w＜1。

3.根据权利要求1所述的铝氮化物层的制造方法，其中，在生长al1-v-wgavinwn层的步骤中，重复多次即n次蚀刻的步骤和生长aln层的步骤，其中，0≤v＜1，0≤w＜1，v+...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋俊午，
申请(专利权)人：威弗洛得有限公司，
类型：发明
国别省市：

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