用于生长Ⅲ族氮化物半导体层的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在衬底上生长ＩＩＩ族氮化物半导体层的方法，所述方法包括：在至少一个方向上抑制衬底下内凹弯曲的抑制步骤；和在衬底处于抑制步骤的同时生长ＩＩＩ族氮化物半导体层，使得该ＩＩＩ族氮化物半导体层可与该衬底结合的生长步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及一种用于生长III族氮化物半导体层的方法，更具体而言，涉及一种采用大面积的薄蓝宝石衬底制造III族氮化物半导体发光器件的方法。所述III族氮化物半导体发光器件是指诸如包含由Al(X)fei(y)In(l-X-y) N(0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)构成的III族氮化物半导体层的发光二极管等发光器件，所述III族氮化物半导体发光器件还可包含由其他族的元素构成的材料(如SiC、 SiN, SiCN和CN)，或由这些材料制成的半导体层。
技术介绍
本部分提供了本专利技术相关的背景信息，其不一定是现有技术。图1是示出了常规III族氮化物半导体发光器件的一个实例的视图。所述III族氮化物半导体发光器件包括衬底100、在衬底100上生长的缓冲层200、在缓冲层200上生长的η型III族氮化物半导体层300、在η型III族氮化物半导体层300上生长的有源层400、在有源层400上生长的ρ型III族氮化物半导体层500、在ρ型III族氮化物半导体层500上形成的ρ侧电极600、在ρ侧电极600上形成的ρ侧焊盘700、在通过台面刻蚀 P型III族氮化物半导体层500和有源层400而露出的η型III族氮化物半导体层300上形成的η侧电极800，以及保护膜900。就衬底100而言，GaN类衬底可用作同质衬底，而蓝宝石衬底、SiC衬底或Si衬底可用作异质衬底。不过，可以使用在其上能够生长有III族氮化物半导体层的任何类型的衬底。在使用SiC衬底的情况下，可在SiC衬底一侧上形成η侧电极800。在衬底100上生长的III族氮化物半导体层一般通过金属有机化学气相沉积 (MOCVD)来生长。缓冲层200用来克服异质衬底100和III族氮化物半导体之间的晶格常数和热膨胀系数的差异。美国专利第5，122，845号描述了一种在380°C 800°C的温度下在蓝宝石衬底上生长厚度为100 A 500 A的AlN缓冲层的技术。另外，美国专利第5，290, 393号描述了一种在200°C 900°C的温度下在蓝宝石衬底上生长厚度为10 A 5000 A的Al (x)Ga(l-x) Ν(0^χ< 1)缓冲层的技术。此外，美国专利公报第2006/1M4M号描述了一种在600°C 990°C的温度下生长SiC缓冲层(晶种层)并在其上生长^i(X) Ga (1-x) N(0<x彡1)的技术。优选的是，在η型III族氮化物半导体层300生长之前生长未掺杂的GaN层。所述GaN 层可视为缓冲层200的一部分或η型III族氮化物半导体层300的一部分。在η型III族氮化物半导体层300中，至少η侧电极800区域(η型接触层)掺杂有掺杂剂。优选的是，所述η型接触层由GaN制成并掺杂有Si。美国专利第5，733，796号描述了一种通过调节Si和其他源材料的混合比而以目标掺杂浓度掺杂η型接触层的技术。有源层400通过电子和空穴的复合产生光量子(光)。通常，有源层400包含h (χ) Ga(l-x)N(0 < χ彡1)并具有单量子阱或多量子阱。P型III族氮化物半导体层500掺杂有诸如Mg等合适的掺杂剂，并通过激活过程而具有P型导电性。美国专利第5，247, 533号描述了一种通过电子束辐照激活ρ型III族氮化物半导体层的技术。此外，美国专利第5，306，662号描述了一种通过至少400°C的退火来激活P型III族氮化物半导体层的技术。美国专利公报第2006/157714号描述了一种通过将氨和胼类源材料一起用作氮前体来生长P型III族氮化物半导体层，从而在无需激活过程的情况下提供具有P型导电性的P型III族氮化物半导体层的技术。提供P侧电极600来促进电流供应给整个ρ型III族氮化物半导体层500。美国专利第5，563，422号描述了一种与透光性电极相关的技术，所述透光性电极由Ni和Au制成，并形成在P型III族氮化物半导体层500的几乎整个表面上，与ρ型III族氮化物半导体层500欧姆接触。另外，美国专利第6，515，306号描述了一种在ρ型III族氮化物半导体层上形成η型超晶格层并随后在其上形成由ITO制成的透光性电极的技术。同时，ρ侧电极600可足够厚至不透光而使光向衬底反射。该技术称为倒装芯片技术。美国专利第6，194，743号描述了一种与电极结构体相关的技术，所述电极结构体包括厚度至少为20nm的Ag层、覆盖所述Ag层的扩散阻挡层和含有Au和Al并覆盖所述扩散阻挡层的结合层。提供ρ侧焊盘700和η侧电极800来用于电流供应和外部引线接合。美国专利第 5，563，422号描述了一种用Ti和Al形成η侧电极的技术。保护膜900由SW2制成，其也可以被省略。同时，η型III族氮化物半导体层300或ρ型III族氮化物半导体层500可由单层或多层构成。近来，提出了一种通过采用激光或湿法刻蚀除去III族氮化物半导体层上的衬底100而制造立式发光器件的技术。图2是示出了常规MOCVD装置的一个实例的视图。在反应器1中，衬底100放置在基座2的凹坑3中。反应器1的温度由设置在基座2下的加热器4控制，并且通过经由供应管5提供生长用原料(反应气体)来生长III族氮化物半导体层。美国专利第5，334，277 号提出了此类MOCVD装置的实例。对于常规III族氮化物半导体发光器件而言，主要采用作为异质衬底的蓝宝石 (Al2O3)衬底。蓝宝石衬底与III族氮化物半导体层在晶格常数和热膨胀系数上存在差异。 而且，在蓝宝石衬底上生长III族氮化物半导体层时，因为晶格常数和热膨胀系数的差异而可能会出现晶体缺陷和弯曲。一种用于消除这些晶体缺陷和弯曲的常规方法是引入如上所述的缓冲层200。近年来，衬底的面积变得更大(例如，从2英寸变为4英寸)以得到更好的生产率。 因此，诸如其上生长有III族氮化物半导体层的衬底(在下文中为“晶片”)的弯曲和难以控制整个弯曲晶片的发射波长等问题越来越显著。为了解决这些问题，已经提出的方案包括通过采用厚蓝宝石衬底(例如，至少800μπι)或采用内凹的基座凹坑来向弯曲衬底均勻供热来抑制衬底的弯曲。然而，采用厚蓝宝石衬底对后续工序施加了很多限制，而采用内凹坑(concave pocket)不能构成消除衬底弯曲的根本解决方案。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题将在下文实施本专利技术的具体实施方式部分加以描述。本部分提供了本专利技术的总体概要，而不是其全部范围和全部特征的全面公开。根据本专利技术的一个方面，用于在衬底上生长III族氮化物半导体层的方法包括 在至少一个方向上抑制衬底内凹弯曲的抑制步骤；和当衬底处于所述抑制步骤的同时生长 III族氮化物半导体层以与衬底结合的生长步骤。使用本专利技术用于生长III族氮化物半导体层的方法，可采用大面积的薄衬底。另外，使用本专利技术用于生长III族氮化物半导体层的另一方法，可采用大面积的薄衬底，同时防止破损。此外，使用本专利技术用于生长III族氮化物半导体层的又一方法，可采用大面积的薄衬底，所述薄衬底具有窄范围的发射波长分布。附图说明图1是示出了常规III族氮化物半导体发光器件的一个实例的视图；图2是示出了常规MOCVD装置的一个实例的视图；图3是示出了根据本专利技术用于描述生长方法的失效例(failur本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于在衬底上生长ＩＩＩ族氮化物半导体层的方法，所述方法包括：在至少一个方向上抑制所述衬底的内凹弯曲的抑制步骤；和在所述衬底处于所述抑制步骤的同时生长ＩＩＩ族氮化物半导体层以与衬底结合的生长步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：李镐相，
申请(专利权)人：艾比维利股份有限公司，
类型：发明
国别省市：KR