[發明專利]用于制造第Ⅲ族氮化物半導體的方法

有效

• 申請號: 201310360807.1
• 申請日: 2013-08-19
• 公開（公告）號: CN103700579A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 中田尚幸
• 申請（專利權）人: 豐田合成株式會社
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 顧晉偉;全萬志

技術領域

本發明涉及在通過濺射在圖案化的藍寶石襯底上形成AIN緩沖層之后通過MOCVD形成笫III族氮化物半導體的方法。?

背景技術

由于使用MOCVD在藍寶石襯底上形成第III族氮化物半導體時藍寶石的晶格常數與第III族氮化物半導體顯著不同，所以在藍寶石襯底和第III族氮化物半導體之間形成緩沖層來減少晶格失配，由此改善第III族氮化物半導體的結晶性。通常，緩沖層由通過MOCVD在低溫下生長的AIN或GaN制成，但通過濺射形成緩沖層的技術也是已知的。?

在用于制造第III族氮化物半導體發光器件的方法中，第III族氮化物半導體層經由緩沖層形成在圖案化的藍寶石襯底上，由此提高光提取效率。?

日本公開特許公報(特開)第2010-10363號公開了在具有a面主表面的藍寶石襯底的熱處理之后，通過在氫氣氛中在1000℃至1500℃的溫度下進行干法蝕刻圖案化為凹-凸圖形，通過濺射在具有a面主表面的藍寶石襯底上形成AIN層，以及通過MOCVD在緩沖層上形成第III族氮化物半導體。也公開了這樣條件下的熱處理允許第III族氮化物半導體的生長具有高的結晶性，甚至在被干法蝕刻損害的具有a面主表面的藍寶石襯底上也是如此。?

然而，日本公開特許公報(特開)第2010-10363號公開的方法需要高溫下的熱處理過程，并且存在制造成本的問題。由于藍寶石的a面和c面之間的原子排列不同，所以形成具有好的表面平坦性和結晶性的第III族氮化物半導體的熱處理條件應當是不同的。然而，日本公開特許公報(特開)第2010-10363號僅僅公開了使用具有a面主表面的藍寶石襯底的情況。沒有描述使用具有c面主表面的藍寶石襯底的情況下的熱條件。?

發明內容

鑒于上述，本發明的一個目的是當在具有c面主表面的藍寶石襯底上?通過濺射形成AIN緩沖層且在緩沖層上形成第III族氮化物半導體時改善第III族氮化物半導體的平坦性和結晶性。?

本發明的一個方面是一種用于制造第III族氮化物半導體的方法，其包括在藍寶石襯底上通過濺射形成AIN緩沖層之后通過MOCVD生長第III族氮化物半導體，其中使用具有c面主表面和通過干法蝕刻圖案化為凹形或凸形圖形的表面的藍寶石襯底，并且在氮氣氛或氫氣氛中在低于700℃的溫度下對藍寶石襯底進行熱處理(退火)之后形成緩沖層。?

在形成緩沖層之前的熱處理中，溫度更優選地為500℃至700℃。由此，可進一步改善第III族氮化物半導體的表面平坦性和結晶性。溫度進一步優選為500℃至600℃。?

在形成緩沖層之前，在500℃至700℃的溫度范圍內的熱處理更優選在氮氣氛中進行，原因是第III族氮化物半導體的表面平坦性比在氫氣氛中更為改善。?

本發明中，緩沖層優選通過濺射形成在從200℃加熱到700℃的藍寶石襯底上。?

本發明的其它方面是用于制造第III族氮化物半導體的方法，包括在藍寶石襯底上通過濺射形成AIN緩沖層之后通過MOCVD生長第III族氮化物半導體，其中使用具有c面主表面和通過干法蝕刻圖案化為凹形或凸形圖形的表面的藍寶石襯底，通過濺射在200℃至低于700℃的溫度下加熱的藍寶石襯底上形成緩沖層，并且在形成緩沖層之后至第III族氮化物半導體形成之前的時間期間將藍寶石襯底保持在常溫下。?

本文所使用的術語“常溫”是指未進行加熱或冷卻得到的溫度，例如，在0℃至40℃的范圍內。?

本發明的另一方面是用于制造第III族氮化物半導體的方法，其包括在藍寶石襯底上通過濺射形成AIN緩沖層之后通過MOCVD生長第III族氮化物半導體，其中使用具有c面主表面和通過干法蝕刻圖案化為凹形或凸形圖形的表面的藍寶石襯底，并且在氮或氫氣氛中在高于800℃且不高于1100℃的溫度下對藍寶石襯底進行熱處理之后形成緩沖層。?

在形成緩沖層之前的熱處理中，溫度更優選為900℃至1100℃。由此，可進一步改善第III族氮化物半導體的表面平坦性和結晶性。溫度進一步優選為900℃至1000℃。?

在形成緩沖層之前溫度范圍為800℃至1100℃的熱處理更優選在氫氣氛中進行，原因是第III族氮化物半導體的表面平坦性比在氮氣氛中更?為改善。?

緩沖層優選通過濺射形成在從200℃加熱到700℃的藍寶石襯底上。?

可以使用磁控濺射、DC濺射、RF濺射、離子束濺射和ECR濺射來形成緩沖層。?

當通過干法蝕刻所蝕刻的區域大于未蝕刻區域(被掩模保護的區域)時本發明特別有效。?