[發(fā)明專利]形成復(fù)合襯底的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180052885.4
• 申請日: 2011-10-26
• 公開（公告）號: CN103180495A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: N.F.加德納;M.B.麥勞林;M.J.格倫德曼恩;W.戈依茨;J.E.埃普勒;Q.葉
• 申請（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: C30B29/40
• 分類號: C30B29/40;C30B23/02;C30B25/18;C30B33/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉鵬;汪揚

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種形成復(fù)合襯底的方法。諸如III族氮化物發(fā)光裝置的半導(dǎo)體發(fā)光裝置可生長在復(fù)合襯底上。

背景技術(shù)

包括發(fā)光二極管(LED)、諧振腔發(fā)光二極管(RCLED)、垂直腔激光二極管(VCSEL)、以及邊發(fā)射激光器的半導(dǎo)體發(fā)光裝置是當(dāng)前可用的最有效的光源之一。在可跨越可見光譜而操作的高亮度發(fā)光裝置的制造中，當(dāng)前受關(guān)注的材料系統(tǒng)包括III-V族半導(dǎo)體、尤其是鎵、鋁、銦及氮的二元、三元及四元合金，也稱為III族氮化物材料。通常，通過利用金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、分子束外延法(MBE)或其它外延技術(shù)在藍(lán)寶石襯底、碳化硅襯底、III族氮化物襯底或其它適當(dāng)襯底上外延地生長不同組分及摻雜濃度的半導(dǎo)體層堆疊而制造III族氮化物發(fā)光裝置。該堆疊通常包括形成于該襯底上的例如用Si摻雜的一個或多個n型層，在形成于該n型層或多個n型層上的有源區(qū)中的一個或多個發(fā)光層，及形成于該有源區(qū)上的例如用Mg摻雜的一個或多個p型層。電接觸形成在這些n型及p型區(qū)域上。

圖1示出用于生長III族氮化物結(jié)構(gòu)的在US2007/0072324中更詳細(xì)地描述的復(fù)合襯底，US2007/0072324通過引用并入本文。襯底10包括基質(zhì)襯底12、種晶層16、以及將基質(zhì)12接合到種晶層16的接合層14。基質(zhì)層12可為例如藍(lán)寶石或Si，并且接合層14可為例如SiO_x或SiN_x。種晶層16可為例如InGaN層，該InGaN層在諸如藍(lán)寶石的常規(guī)襯底上生長發(fā)生應(yīng)變，然后接合到基質(zhì)12并且在該過程中從生長襯底釋放，使得InGaN種晶層至少部分地松弛。在接合層14上設(shè)置種晶層作為條紋或柵格，而非作為單個中斷層，可導(dǎo)致進(jìn)一步的應(yīng)變消除。例如，種晶層16可形成為單個連續(xù)層，然后例如通過形成溝而在適當(dāng)?shù)奈恢靡瞥N晶層16，以提供應(yīng)變消除。

III族氮化物種晶層材料可能需要附加接合步驟以便在期望的取向（orientation）上與III族氮化物種晶層形成復(fù)合襯底。生長在c-面藍(lán)寶石或c-面SiC生長襯底上的纖鋅礦III族氮化物層是典型地以c-面取向生長；例如，III族氮化物層和襯底的所謂的“c-面”彼此平行。這種c-面纖鋅礦III族氮化物結(jié)構(gòu)具有鎵面和氮面。已熟知當(dāng)生長層的頂面是III族面時III族氮化物以最高的晶體質(zhì)量生長，為了語言簡潔，III族面常常被稱為“鎵面”或“Ga面”，即使它不必須包括鎵。底面(與生長襯底相鄰的面)是氮面或“N-面”。例如，Masui等人在Japanese?Journal?of?Applied?Physics?48,?071003?(2009)“Luminescence?Characteristics?of?N-Polar?GaN?and?InGaN?Films?Grown?by?Metal?Organic?Chemical?Vapor?Deposition”中描述了，由金屬有機化學(xué)汽相沉積(MOCVD?)生長的N面InGaN薄膜的發(fā)光效率小于由MOCVD生長的Ga面InGaN薄膜的發(fā)光效率。僅僅傳統(tǒng)地在藍(lán)寶石或SiC上生長種晶層材料，然后將該種晶層材料連接到基質(zhì)并且移除生長襯底，將導(dǎo)致具有暴露的氮面的III族氮化物種晶層的復(fù)合襯底。III族氮化物優(yōu)選地生長在鎵面上，即具有鎵面作為頂面，因此生長在氮面上可能不期望地將缺陷引入到晶體中，或?qū)е碌唾|(zhì)量材料，因為晶體取向從利用氮面作為頂面的的取向變換至利用鎵面作為頂面的的取向。

為了利用具有鎵面作為頂面的III族氮化物種晶層形成復(fù)合襯底，種晶層材料可傳統(tǒng)地生長在生長襯底上，然后接合至任何適當(dāng)?shù)闹虚g襯底，然后從生長襯底分離，使得種晶層材料通過鎵面接合至中間襯底，留下通過移除生長襯底而暴露的氮面。種晶層材料的氮面然后結(jié)合至基質(zhì)襯底12，復(fù)合襯底的基質(zhì)襯底。在接合至基質(zhì)襯底之后，通過適合于生長襯底的技術(shù)移除中間襯底。在最終復(fù)合襯底中，將種晶層材料16的氮面通過可選的接合層14接合至基質(zhì)襯底12，使得III族氮化物種晶層16的鎵面暴露用于外延裝置層的生長。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有III族氮化物種晶層的復(fù)合襯底。