[發明專利]處理碳化硅襯底改善外延沉積的方法與形成的結構和器件

有效

• 申請號: 201110068455.3
• 申請日: 2003-02-07
• 公開（公告）號: CN102163664A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 戴維斯·安德魯·麥克盧爾;亞歷山大·蘇沃洛夫;約翰·亞當·埃德蒙;小戴維·比爾茲利·斯萊特
• 申請（專利權）人: 克里公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L21/20;H01L21/265;C30B29/32
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 秦晨

本申請是申請號為“03803468.9”、申請日為2003年2月7日、題為“處理碳化硅襯底改善外延沉積的方法與形成的結構和器件”的專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種處理碳化硅襯底改善外延沉積的方法與形成的結構和器件。

背景技術

目前，制作適合在紫外、藍、綠電磁波譜下工作的發光器件或“LED”(包括發光二極管，激光二極管，光探測器等)最成功的材料是III族氮化合物半導體材料，尤其是氮化鎵基化合物半導體材料。然而，氮化鎵在制作工作器件中引出了一系列特殊技術問題。主要問題是缺少大體積的氮化鎵單晶，相應地意味著氮化鎵或其他III族器件必須在其他材料上形成外延層。藍寶石(即氧化鋁或Al₂O₃)已經普遍用作III族氮化物的襯底。藍寶石具有與III族材料較好的晶格匹配，熱穩定性以及透明性，所有這些在制作發光二極管時通常是非常有用的。然而，作為一種電絕緣材料，藍寶石也具有其缺點，即經過發光二極管產生光發射的電流不能通過藍寶石襯底。這樣，必須制作其他種類的與LED的連接，例如將器件正負極放在LED芯片同一側的所謂“平行”結構。一般來說，優選將LED制作在導電襯底上，使得歐姆接觸能放在器件相反的兩端。這種稱為“垂直”的器件由于眾多原因而成為優選，包括同平行器件相比，易于制作。

相對于藍寶石，碳化硅能夠進行導電摻雜，因此可以有效地應用于制作垂直III族氮化物LED。另外，碳化硅與氮化鎵有相對較小的晶格失配，即可以在上面生長高質量的III族氮材料。碳化硅還具有高熱導系數，這對高電流器件如激光二極管的熱耗散是重要的。

碳化硅基III族氮化物LED的實例見轉讓給Cree，Inc.(也是本專利的受讓人)的美國專利5523589，6120600和6187606，每一篇在此引用，作為參考。這些器件通常包括一碳化硅襯底，襯底上形成的一緩沖層(區)，以及形成p-n結有源區的多個III族氮化物層。

特別地，美國專利6187606代表了相對于以前技術發展水平的重要進展。該專利’606描述的發明提供了在襯底上形成GaN，InGaN多個分立的晶體部分，亦即“點”，數量足夠多的點減小或消除了襯底和緩沖層之間的異質結勢壘，因此襯底和有源區之間便可以建立起高導電路徑。

LED的一個重要參數是器件在正向偏置工作時，正、負極之間的正向壓降(V_f)。尤其是，器件的正向電壓(V_f)應盡量低，以降低功率消耗，提高器件的總體效率。盡管專利’606具有其先進性，然而在傳統的碳化硅襯底和導電緩沖層界面上仍然存在可測的壓降。為了降低器件總的電壓V_f，應該降低該界面上的壓降。

發明內容

根據本發明實施例的方法包括如下步驟：提供一種具有預定導電類型和第一第二表面的SiC晶片；將預定導電類型的摻雜原子以一種或多種預定的摻雜濃度和注入能量注入到SiC晶片的第一表面，以形成摻雜分布；對注入晶片進行退火；在襯底上的注入第一表面上生長一層外延層。根據本發明實施例的其他方法包括如下步驟：提供一種具有預定導電類型和第一、第二表面的SiC晶片；在晶片的第一表面上形成覆蓋層；將預定導電類型的摻雜原子以一種或多種預定的摻雜濃度和注入能量注入到覆蓋層和SiC晶片的第一表面，以形成摻雜分布；對注入晶片進行退火；去除掉覆蓋層；在襯底上注入第一表面上生長一層外延層。

根據本發明實施例的結構包括一種具有預定導電類型和第一第二表面的碳化硅襯底，在第一表面附近具有預定導電類型注入摻雜劑的第一注入分布，以及生長在第一表面上的外延層。

根據本發明實施例的器件包括一種光發射器件，該器件包括一種預定導電類型和第一第二表面的碳化硅襯底，襯底第一表面上的導電緩沖層，導電緩沖層上的有源區，其中襯底上的第一表面附近具有預定導電類型注入摻雜劑的第一注入分布。