[發(fā)明專利]復(fù)合襯底、其制造方法與發(fā)光組件

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210161260.8
• 申請(qǐng)日: 2012-05-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103219434A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳敏璋;林明志;徐文慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陳敏璋;昆山中辰矽晶有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/00
• 分類號(hào): H01L33/00
• 代理公司: 上海翼勝專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域有關(guān)于一種復(fù)合襯底、其制造方法與發(fā)光組件，尤其涉及一種具有緩沖層的復(fù)合襯底、其制造方法與發(fā)光組件。

背景技術(shù)

光電組件屬于國(guó)內(nèi)近年來(lái)的明星產(chǎn)業(yè)，半導(dǎo)體、發(fā)光二極管的產(chǎn)值高居世界前端，例如氮化鎵系化合物半導(dǎo)體材料可應(yīng)用于做為短波長(zhǎng)發(fā)光組件的半導(dǎo)體材料而受到快速研發(fā)。氮化鎵（GaN）系化合物半導(dǎo)體主要以藍(lán)寶石單晶作為為襯底，于其上藉由金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法（metal-organic?chemical?vapor?deposition，MOCVD，又稱為有機(jī)金屬化學(xué)汽相淀積）或分子束壘晶法（molecular?beam?epitaxy，MBE，又稱為分子束外延）等方法而形成多層結(jié)構(gòu)。

具體而言，在藍(lán)寶石襯底上先形成緩沖層，再依序壘晶成長(zhǎng)n型GaN層、InGaN（氮化銦鎵）發(fā)光層、p型GaN層的壘晶結(jié)構(gòu)，即可制作出發(fā)光二極管。值得說(shuō)明的是，壘晶結(jié)構(gòu)與襯底之間的緩沖層可以改善壘晶結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，進(jìn)而提高半導(dǎo)體發(fā)光組件的發(fā)光效率。

在現(xiàn)有技術(shù)中，緩沖層大多以金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法所制作，例如將有機(jī)金屬與一氮來(lái)源在前述襯底上反應(yīng)以生長(zhǎng)出氮化物半導(dǎo)體，但金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法系屬于高溫工藝，故其工藝能源的消耗及設(shè)備的損耗相當(dāng)大；另外，在實(shí)際的工藝中，金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法較難成長(zhǎng)氮化鎵材質(zhì)的緩沖層，也較難掌握氮化鎵材質(zhì)的緩沖層的質(zhì)量，故對(duì)半導(dǎo)體發(fā)光組件的質(zhì)量/特性造成影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種復(fù)合襯底的制造方法，其主要是將原子層沉積工藝/等離子體增強(qiáng)型原子層沉積工藝導(dǎo)入緩沖層的制作，并揭露最佳化的工藝條件，故在具體實(shí)施例中，本發(fā)明制作出良好質(zhì)量的氮化物緩沖層，并可利用所述復(fù)合襯底制造特性較佳的半導(dǎo)體發(fā)光組件。

本發(fā)明實(shí)施例系提供一種復(fù)合襯底的制造方法，包含以下步驟：提供一襯底；交替地提供一含第三族元素前驅(qū)物與一含氮前驅(qū)物于該襯底上，以原子層沉積工藝及等離子體增強(qiáng)型原子層沉積工藝的其中之一在該襯底上形成一氮化物緩沖層；以及在溫度300℃至1600℃的范圍下對(duì)該氮化物緩沖層執(zhí)行一退火步驟。

本發(fā)明實(shí)施例系提供一種復(fù)合襯底，其包括：一襯底及一沉積于該襯底的一表面上的氮化物緩沖層，其中氮化物緩沖層系以原子層沉積工藝及等離子體增強(qiáng)型原子層沉積工藝的其中之一所形成，之后經(jīng)過(guò)一退火步驟處理所得。

本發(fā)明實(shí)施例系提供一種發(fā)光組件，包含：一復(fù)合襯底，該復(fù)合襯底包括一襯底及一沉積于該襯底的一表面上的氮化物緩沖層，其中氮化物緩沖層系以原子層沉積工藝及等離子體增強(qiáng)型原子層沉積工藝的其中之一所形成，之后經(jīng)過(guò)一退火步驟處理所得；以及一形成于該復(fù)合襯底的該氮化物緩沖層上的壘晶結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明具有以下有益的效果：本發(fā)明可利用原子層沉積工藝/等離子體增強(qiáng)型原子層沉積工藝的工藝特性，在低溫下沉積氮化物以作為緩沖層，藉由原子層沉積工藝的自限成膜及逐層成長(zhǎng)的方式沉積出高質(zhì)量、高穩(wěn)定性、高均勻性之氮化物薄膜，并應(yīng)用襯底及氮化物緩沖層所構(gòu)成的復(fù)合襯底制作半導(dǎo)體發(fā)光組件，進(jìn)以提高半導(dǎo)體發(fā)光組件的特性。

為使能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說(shuō)明用，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。

附圖說(shuō)明

圖1系顯示本發(fā)明所述復(fù)合襯底的示意圖。

圖2系顯示本發(fā)明所述發(fā)光組件的示意圖。

圖3系顯示本發(fā)明所述三乙基鎵的曝氣時(shí)間與單一原子層沉積循環(huán)的成長(zhǎng)速率的實(shí)驗(yàn)曲線。

圖4系顯示本發(fā)明所述氫氣流量與單一原子層沉積循環(huán)的成長(zhǎng)速率的實(shí)驗(yàn)曲線。

圖5系顯示本發(fā)明所述氨氣流量與單一原子層沉積循環(huán)的成長(zhǎng)速率的實(shí)驗(yàn)曲線。

圖6A系顯示本發(fā)明所述氮化鎵緩沖層成長(zhǎng)在（100）硅襯底上，襯底溫度由200℃變化至500℃的沉積速率圖。

圖6B系顯示本發(fā)明所述氮化鎵緩沖層成長(zhǎng)在（111）硅襯底上，襯底溫度由200℃變化至500℃的沉積速率圖。

圖6C系顯示本發(fā)明所述氮化鎵緩沖層成長(zhǎng)在藍(lán)寶石襯底上，襯底溫度由200℃變化至500℃的沉積速率圖。

圖7A系顯示本發(fā)明所述氮化鎵緩沖層在（100）硅襯底上，襯底溫度由200℃變化至500℃的低掠角X光繞射圖。

圖7B系顯示本發(fā)明所述氮化鎵緩沖層在（111）硅襯底上，襯底溫度由200℃變化至500℃的低掠角X光繞射圖。