[發明專利]用于GaN基光電與電子器件的控氧PVD AlN緩沖部

在審

• 申請號: 201380074273.4
• 申請日: 2013-08-07
• 公開（公告）號: CN105121693A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發明（設計）人: 朱鳴偉;納格·B·帕蒂班德拉;汪榮軍;丹尼爾·李·迪爾;維韋卡·阿格拉沃爾;阿納塔·蘇比瑪尼
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/06
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;趙靜

相關申請的交叉引用

本申請主張享有2013年3月14日提交的美國臨時專利申請第61/785,128號的權益，該臨時專利申請的全部內容通過引用方式被并入本文中。

背景

技術領域

本發明的實施方式關于第III族-氮化物材料的領域，且尤其關于利用物理氣相沉積(PVD)形成的氮化鋁緩沖層來制造氮化鎵基光電或電子器件。

現有技術的描述

第III-V族材料在半導體和相關的例如發光二極管(LED)產業中正在扮演越來越重要的角色。通常，難以在無缺陷或裂縫形成的情況下將第III-V族材料生長或沉積于異質(foreign)基板上(稱作異質外延)。例如，在許多應用中，不能直接以相繼制造的材料層的堆疊物對精選的膜(例如氮化鎵膜)施以高質量表面保護(preservation)。在基板與器件層之間加入一個或更多緩沖層已經是一種方法。然而，第III-V族材料往往易受工藝條件影響，在制造工藝的特定時期必須小心以避免此類條件。然而，在許多應用中，亦無法直接避免敏感性第III-V族膜與潛在破壞條件發生相互作用。

發明內容

本發明的一個或更多實施方式針對物理氣相沉積(PVD)形成的氮化鋁緩沖層。

在實施方式中，形成用于氮化鎵(GaN)基光電或電子器件的氮化鋁(AlN)緩沖層的方法涉及反應性濺射AlN層于基板上，反應性濺射涉及使置于物理氣相沉積(PVD)腔室內的含鋁靶材與含氮氣體或以含氮氣體為基礎的等離子體發生反應。該方法進一步涉及將氧并入AlN層中。

在另一實施方式中，用于GaN基光電或電子器件的材料堆疊物包括基板和設置于基板上的氮化鋁(AlN)緩沖層。AlN層具有約在1E18至1E23cm^-3范圍內的氧濃度。

在又一實施方式中，發光二極管(LED)裝置包括基板和設置于基板上的氮化鋁(AlN)緩沖層。AlN層具有約在1E18至1E23cm^-3范圍內的氧濃度。

在再一實施方式中，GaN基電子器件包括基板和設置于基板上的氮化鋁(AlN)緩沖層。AlN層具有約在1E18至1E23cm^-3范圍內的氧濃度。

在另一實施方式中，用于形成用于GaN基光電或電子器件的氮化鋁(AlN)緩沖層的腔室包括使得實現在高溫下的低上升率(rate-of-rise)及1E-7托或更低的高本底真空(basevacuum)的腔室冷卻設計和泵送系統。腔室亦包括全面侵蝕(fullfaceerosion)磁電管陰極，該全面侵蝕磁電管陰極被配置成使得實現在晶片內與晶片間AlN膜在載具各處的均勻沉積和一致的靶材侵蝕。腔室亦包括被配置成使包括含O氣體的處理氣體能均勻分布于腔室內以用于獲得均勻的AlN成分的氣流設計和處理配件。

附圖說明

圖1圖示根據本發明的一個或更多實施方式的基準(benchmark)群集工具示意圖、基準LED結構和基準時間對沉積的作圖。

圖2A圖示根據本發明的實施方式的用于LED結構制造的群集工具示意圖和對應的溫度對時間的作圖。

圖2B圖示根據本發明的實施方式的發光二極管(LED)結構和對應的時間對沉積的作圖。

圖3A至圖3C圖示根據本發明的實施方式的用于PVD腔室的處理配件的橫截面示意圖。

圖3D圖示根據本發明的實施方式的用于PVD腔室的電力輸送源的橫截面示意圖。

圖4為根據本發明的實施方式的適合用于制造第III族-氮化物材料的MOCVD腔室的橫截面示意圖。

圖5為根據本發明的實施方式的適合用于制造第III族-氮化物材料的HVPE腔室的橫截面示意圖。

圖6圖示根據本發明的實施方式的示例性計算機系統的方塊圖。

具體實施方式

描述了利用物理氣相沉積(PVD)形成的氮化鋁(AlN)緩沖層來制造氮化鎵基光電或電子器件。在以下說明中提及許多特定的諸如處理腔室構造和材料體系的細節，以提供對本發明實施方式更徹底的理解。對本領域技術人員而言將明顯的是，本發明的實施方式可不按這些特定細節來實踐。在其他實例中，不詳述諸如特定二極管構造的已知特征，以免不必要地使本發明的實施方式難理解。另外，應理解，圖中所示的各種實施方式為示例性說明，而未必按比例繪制。此外，盡管本文的實施方式中未明確公開其他布置和配置，但仍被視為落在本發明的精神和范圍內。