r>[0199]如圖18所示，第一絕緣層335a形成在通過(guò)孔H暴露的區(qū)的上表面上和第二導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層334上，其中將要形成電極的區(qū)被暴露出來(lái)，并且第一電極336a和第二電極337a可形成為分別連接至第一導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層322和第二導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層334。第一絕緣層335a可由諸如S12S SiN ,之類(lèi)的絕緣材料形成。第二連接電極337b額外形成在第二電極337a上以完成第二電極結(jié)構(gòu)337。
[0200]接著，如圖19所示，可形成第二絕緣層335b以覆蓋第二電極結(jié)構(gòu)337并暴露第一電極336a?？赏ㄟ^(guò)在器件的整個(gè)上表面上沉積絕緣材料和選擇性地去除絕緣材料以?xún)H暴露出第一電極336a來(lái)獲得第二絕緣層335b。第二絕緣層335b可由諸如S12S SiNx之類(lèi)的絕緣材料形成。第二絕緣層335b可使第二連接電極337b與將在稍后形成的第一電極結(jié)構(gòu)336電絕緣，并且與第一絕緣層335a —起提供器件的鈍化層335。
[0201]然后，如圖20所示，連接至第一電極336a的第一連接電極336b可形成在器件的上表面上，因此提供第一電極結(jié)構(gòu)336。第一連接電極336b可通過(guò)孔H電連接至第一電極336a。在當(dāng)前示例性實(shí)施例中，第一電極結(jié)構(gòu)336可被布置在與硅基底301相對(duì)的表面中。
[0202]接著，如圖21和圖22所示，可執(zhí)行結(jié)合永久基底341的處理和去除硅基底301的處理。
[0203]如圖21所示，永久基底341可設(shè)置在第一連接電極336b上。永久基底341可為導(dǎo)電基底，在這種情況下，永久基底341可提供用于將第一電極結(jié)構(gòu)336連接至外部電路的結(jié)構(gòu)。永久基底341可通過(guò)晶圓結(jié)合工藝或通過(guò)利用結(jié)合金屬層結(jié)合至發(fā)光層合物。在另一示例中，導(dǎo)電永久基底可利用電鍍工藝形成在發(fā)光層合物的表面上。
[0204]然后，如圖22所示，可去除硅基底301?？赏ㄟ^(guò)利用激光器的基底分離工藝、化學(xué)蝕刻工藝或機(jī)械磨削工藝執(zhí)行去除硅基底301的處理。在該處理中，緩沖層和應(yīng)力補(bǔ)償層也可被一起去除。如當(dāng)前示例性實(shí)施例中所示，凹進(jìn)和突出圖案P可根據(jù)需要形成在所得表面上。在去除緩沖層和應(yīng)力補(bǔ)償層的處理中，可利用諸如反應(yīng)離子蝕刻(RIE)之類(lèi)的干蝕刻或濕蝕刻形成凹進(jìn)和突出圖案P。另外，可將發(fā)光層合物劃分為器件單元，并且額外鈍化層343可形成在發(fā)光層合物的暴露的橫向表面上。另外，可部分暴露第二連接電極結(jié)構(gòu)337以形成結(jié)合電極338，因此提供期望的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件。
[0205]上述制造氮化物半導(dǎo)體器件的方法可廣泛和有利地應(yīng)用于用于肖特基二極管、激光器二極管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管或各種功率器件的制造方法，以及應(yīng)用于如以上參照?qǐng)D16至圖22所述的制造氮化物發(fā)光器件的方法。
[0206]如上所述，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，可通過(guò)降低氫在氮源氣體中的體積分?jǐn)?shù)來(lái)降低生長(zhǎng)溫度，同時(shí)保持晶體質(zhì)量。因此，可抑制由基底與氮化物單晶體之間的熱膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的變形。另外，可明顯減小由于發(fā)生彎曲(曲率增大)導(dǎo)致的薄膜厚度的變化。具體地說(shuō)，由于薄膜(具體地說(shuō)，有源層)可實(shí)現(xiàn)為在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件中具有均勻厚度，因此可在整個(gè)區(qū)域中均勻地實(shí)現(xiàn)諸如發(fā)射波長(zhǎng)之類(lèi)的期望特性。另外，可顯著減輕作為當(dāng)生長(zhǎng)氮化物晶體時(shí)硅基底的問(wèn)題之一的回熔現(xiàn)象。
[0207]雖然以上示出和描述了示例性實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍的情況下，可作出修改和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種生長(zhǎng)III族氮化物半導(dǎo)體的方法，包括以下步驟: 將含硅的基底保持在950°C至1040°C的溫度；以及 通過(guò)將金屬源氣體與氫的體積分?jǐn)?shù)在20%至40%范圍內(nèi)的氮源氣體同時(shí)提供至具有所述基底的反應(yīng)室的內(nèi)部，同時(shí)將所述基底保持在所述溫度，來(lái)生長(zhǎng)III族氮化物半導(dǎo)體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟: 在所述含硅的基底的表面上形成緩沖層；并且 其中，執(zhí)行所述將金屬源氣體和氮源氣體同時(shí)提供并同時(shí)將所述基底保持在所述溫度的步驟，以在所述緩沖層上形成III族氮化物晶體。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中形成所述緩沖層的步驟包括以下步驟: 在所述基底上形成AlN成核層；以及 在所述AlN成核層上形成晶格緩沖層。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在所述緩沖層上形成III族氮化物晶體的步驟包括以下步驟: 在所述晶格緩沖層上形成晶格常數(shù)大于所述晶格緩沖層的晶格常數(shù)的第一氮化物半導(dǎo)體層； 在所述第一氮化物半導(dǎo)體層上形成中間層，該中間層包括晶格常數(shù)小于所述第一氮化物半導(dǎo)體層的晶格常數(shù)的氮化物晶體；以及 在所述中間層上形成第二氮化物半導(dǎo)體層，該第二氮化物半導(dǎo)體層與所述第一氮化物半導(dǎo)體層具有相同的組成，并且 其中，在形成所述第一氮化物半導(dǎo)體層的步驟、形成所述中間層的步驟和形成所述第二氮化物半導(dǎo)體層的步驟中，將所述基底保持在950°C至1040°C的溫度，并且在氫的體積分?jǐn)?shù)在20%至40%的范圍內(nèi)的情況下提供所述氮源氣體。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括以下步驟: 作為形成所述III族氮化物晶體的一部分，在所述緩沖層上形成應(yīng)力補(bǔ)償層；以及 通過(guò)執(zhí)行以下步驟在所述應(yīng)力補(bǔ)償層上形成發(fā)光結(jié)構(gòu): 在所述應(yīng)力補(bǔ)償層上形成第一導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層； 在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層上形成有源層；以及 在所述有源層上形成第二導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層， 其中，在形成所述應(yīng)力補(bǔ)償層的步驟和在所述應(yīng)力補(bǔ)償層上形成所述第一導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層的步驟中，將所述基底保持在950°C至1040°c的溫度，并且在氫的體積分?jǐn)?shù)在20%至40%的范圍內(nèi)的情況下提供所述氮源氣體。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括以下步驟: 通過(guò)將所述第二導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層結(jié)合至永久基底來(lái)將所述發(fā)光結(jié)構(gòu)安裝在所述永久基底上；以及 去除所述含硅的基底、所述緩沖層和所述應(yīng)力補(bǔ)償層，以暴露出所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的所述第一導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括以下步驟: 作為形成所述III族氮化物晶體的一部分，在所述緩沖層上形成應(yīng)力補(bǔ)償層；以及 通過(guò)執(zhí)行以下步驟以在所述應(yīng)力補(bǔ)償層上形成發(fā)光結(jié)構(gòu): 在所述應(yīng)力補(bǔ)償層上形成第一導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層； 在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層上形成具有多個(gè)坑凹進(jìn)的坑形成層； 在所述坑形成層上形成超晶格層，以將所述坑凹進(jìn)保持在所述超晶格層中； 在所述超晶格層上形成有源層，以將所述坑凹進(jìn)保持在所述有源層中；以及 在所述有源層上形成第二導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層，以填充所述有源層中的所述坑凹進(jìn)， 其中，在形成所述應(yīng)力補(bǔ)償層的步驟和在所述應(yīng)力補(bǔ)償層上形成所述第一導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層的步驟中，將所述基底保持在950°C至1040°C的溫度，并且在氫的體積分?jǐn)?shù)在20%至40%的范圍內(nèi)的情況下提供所述氮源氣體。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，在所述有源層上形成所述第二導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層的同時(shí)，將所述基底保持在1000 0C或更高的溫度。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述氮源氣體包括氫氣以及包括氨氣和氮?dú)庵械闹辽僖环N，并且 其中，所述金屬源氣體包括有機(jī)金屬源氣體和載體氣體。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述有機(jī)金屬源氣體包括三甲基鋁、三甲基鎵、三乙基鎵和三甲基銦中的至少一種，并且所述載體氣體包括氬、氮、氫、氦、氖、氙和它們的組合中的至少一種。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述氮源氣體的氫的體積分?jǐn)?shù)在20%至35%的范圍內(nèi)，并且 其中，將所述基底保持在970°C至1035°C的溫度。12.—種生長(zhǎng)III族氮化物半導(dǎo)體的方法，包括以下步驟: 將含硅的基底保持在950°C至1040°C的溫度；以及 通過(guò)將金屬源氣體和包括以20000SCCm至70000SCCm的流率提供的氫的氮源氣體同時(shí)提供至具有所述基底的反應(yīng)室的內(nèi)部，同時(shí)將所述基底保持在所述溫度，來(lái)生長(zhǎng)III族氮化物半導(dǎo)體。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，以20000SCCm至70000SCCm的流率提供氫以將氫在所述氮源氣體中的體積分?jǐn)?shù)保持在20%至40%的范圍內(nèi)。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括以下步驟: 在所述含硅的基底的表面上形成緩沖層； 在所述緩沖層上形成應(yīng)力補(bǔ)償層；以及 在所述應(yīng)力補(bǔ)償層上形成第一導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層， 其中，在將所述基底保持在950 °C至1040 °C的溫度的同時(shí)以及在提供其中以20000sccm至70000sccm的流率提供氫的所述氮源氣體的同時(shí)，形成所述應(yīng)力補(bǔ)償層和所述第一導(dǎo)電類(lèi)型半導(dǎo)體層。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括以下步驟: 在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層上形成有源層；以及 在所述有源層上形成第二導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層， 其中所述第一導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層、所述有源層和所述第二導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層在所述應(yīng)力補(bǔ)償層上形成發(fā)光結(jié)構(gòu)。16.一種在基底上形成氮化物晶體的方法，包括以下步驟: 在含硅的基底的表面上形成包括成核層和晶格緩沖層的緩沖層；以及 在所述晶格緩沖層上形成氮化物晶體，形成所述氮化物晶體的步驟包括在所述晶格緩沖層上按次序形成第一氮化物半導(dǎo)體層、中間層和第二氮化物半導(dǎo)體層， 其中形成所述氮化物晶體的步驟包括針對(duì)形成所述氮化物晶體的步驟的至少一部分提供包括以20000sccm至70000sccm的流率提供的氫的氮源氣體。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述第一氮化物半導(dǎo)體層的晶格常數(shù)大于其上形成有所述第一氮化物半導(dǎo)體層的所述晶格緩沖層的晶格常數(shù)，并且其中所述中間層的晶格常數(shù)小于所述第一氮化物半導(dǎo)體層的晶格常數(shù)。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，形成所述氮化物晶體的步驟包括在提供包括流率為20000sccm至70000sccm的氫的所述氮源氣體的同時(shí)，將所述基底保持在950°C至1040 °C的溫度。19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括以下步驟: 通過(guò)執(zhí)行以下步驟在所述第二氮化物半導(dǎo)體層上形成發(fā)光結(jié)構(gòu): 在所述第二氮化物半導(dǎo)體層上形成第一導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層； 在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層上形成有源層；以及 在所述有源層上形成第二導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層， 其中，在形成所述氮化物晶體的步驟和形成所述第一導(dǎo)電類(lèi)型氮化物半導(dǎo)體層的步驟中，提供包括以20000sccm至70000sccm的流率提供的氫的所述氮源氣體。20.一種在基底上形成氮化物晶體的方法，包括以下步驟: 將含硅的基底保持在950°C至1040°C的溫度；以及 在將所述基底保持在所述溫度的同時(shí)，在所述基底上形成具有平均尺寸為400 μπι或更小的回熔缺陷的氮化物晶體。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，將所述氮化物晶體形成為具有不超過(guò)1%的回熔缺陷，該回熔缺陷的直徑為400 μπι或更大。22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，通過(guò)將金屬源氣體和氮源氣體同時(shí)提供至具有所述基底的反應(yīng)室的內(nèi)部，從而在所述基底上形成所述氮化物晶體，其中所述氮源氣體的氫的體積分?jǐn)?shù)在20 %至40 %的范圍內(nèi)。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述氮源氣體包括氫氣以及包括氨氣和氮?dú)庵械闹辽僖环N，并且 其中，所述金屬源氣體包括III族金屬源氣體和載體氣體。24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，通過(guò)將金屬源氣體和氮源氣體同時(shí)提供至具有所述基底的反應(yīng)室的內(nèi)部，從而在所述基底上形成所述氮化物晶體，其中所述氮源氣體的流率為 20000sccm 至 70000sccm。25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述氮源氣體包括氫氣以及包括氨氣和氮?dú)庵械闹辽僖环N，并且 其中，所述金屬源氣體包括載體氣體以及三甲基鋁、三甲基鎵、三乙基鎵和三甲基銦中的至少一種。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了生長(zhǎng)氮化物單晶體的方法和制造氮化物半導(dǎo)體器件的方法。一種生長(zhǎng)III族氮化物晶體的方法包括以下步驟：在硅基底上形成緩沖層以及在緩沖層上生長(zhǎng)III族氮化物晶體。通過(guò)其中提供III族金屬源和氮源氣體的金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)來(lái)執(zhí)行生長(zhǎng)III族氮化物晶體的方法。氮源氣體包括氫(H2)以及包括氨(NH3)和氮(N2)中的至少一種?？稍谄渲袣湓诘礆怏w中的體積分?jǐn)?shù)的范圍為20％至40％并且硅基底的溫度范圍為950℃至1040℃的條件下執(zhí)行生長(zhǎng)III族氮化物晶體的操作的至少一部分階段。
【IPC分類(lèi)】H01L21/02, H01L33/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105023829
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510202044
【發(fā)明人】威廉·索拉里, 金敏浩, 李憲昊
【申請(qǐng)人】三星電子株式會(huì)社
【公開(kāi)日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年4月24日
【公告號(hào)】DE102015102592A1, US20150311380