[發明專利]外延用基材的制造方法

在審

• 申請號: 201610893221.5
• 申請日: 2016-10-13
• 公開（公告）號: CN107039237A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 陳敏璋;莊詠荃;施奐宇;施英汝;徐文慶
• 申請（專利權）人: 環球晶圓股份有限公司;陳敏璋
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/263
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發明涉及外延用基材有關；特別涉及一種外延用基材的制造方法。

背景技術

現有的半導體元件，例如，半導體發光元件、高速電子遷移率場效晶體管(High-electron-mobility transistor，HEMT)、激光二極管等，大多是于一基板上生長一緩沖層，再于緩沖層上生長外延層，而后再于外延層上制作元件的結構。緩沖層的目的即是用以減少晶格不匹配的情形、降低缺陷密度或減少基板與外延層之間熱膨脹系數的差異，借以提升外延層的質量，進而提升元件的效能。

現有制作緩沖層的技術，大多是使用有機金屬化學氣相沉積(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)工藝在一基板上制作緩沖層(例如氮化鋁或氮化鎵緩沖層)，通常有機金屬化學氣相沉積工藝的工藝溫度需要于高溫才能讓緩沖層產生結晶以提升緩沖層的質量。由于工藝溫度高，因此，相對地工藝機臺所消耗的功率也高，對基板熱穩定度的要求也較高。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種外延用基材的制造方法，可于較低的工藝溫度下制作具有良好結晶程度的緩沖層。

為了達成上述目的，本發明提供的一種外延用基材的制造方法，該基材包含一基板與一緩沖層；該制造方法包含下列步驟：

A、提供該基板；

B、于該基板的一表面設置該緩沖層，設置該緩沖層的步驟包括：

B-1、使用原子層沉積工藝形成一氮化物層；

B-2、對該氮化物層進行離子轟擊；及

B-3、重復步驟B-1、B-2多次，使層疊的多個該氮化物層構成具有一預定厚度的該緩沖層。

本發明另提供一種外延用基材的制造方法，該基材包含一基板與一緩沖層；該制造方法包含下列步驟：

A、提供該基板；

B、于該基板的一表面設置該緩沖層，該緩沖層包括疊置的至少一第一次緩沖層與至少一第二次緩沖層；

其中，形成該第一次緩沖層的步驟包括：

B-1、使用原子層沉積工藝形成一第一氮化物層；

B-2、對該第一氮化物層進行離子轟擊；及

B-3、重復步驟B-1、B-2多次，使層疊的多個該第一氮化物層構成具有一第一預定厚度的該第一次緩沖層；

其中，形成該第二次緩沖層的步驟包括，使用原子層沉積工藝形成層疊的多個第二氮化物層，直到所述第二氮化物層的厚度達到一第二預定厚度，以構成該第二次緩沖層。

本發明的效果在于，利用工藝溫度需求較低的原子層沉積工藝制作緩沖層中的每一層氮化物層或第一氮化物層，且以等離子體對每一層氮化物層或第一氮化物層進行離子轟擊，可有效地提升緩沖層結晶程度，有效增進后續生成于緩沖層上方的外延層的結晶質量，使外延層具有更佳的結晶程度。

附圖說明

圖1為本發明第一較佳實施例制造方法所制造基材的示意圖。

圖2為本發明第一較佳實施例制造方法的流程圖。

圖3為第一較佳實施的基材及其它對照組基材于X光繞射(θ-2θ模式)檢測結果。

圖4為第一較佳實施不同離子轟擊時間的基材及對照組基材于X光繞射(θ-2θ模式)檢測結果。

圖5為第一較佳實施的制造方法采用硅基板基材及對照組基材于X光繞射(θ-2θ模式)檢測結果。

圖6為本發明第二較佳實施例制造方法的流程圖。

圖7為本發明第二較佳實施例制造方法所制造的基材的示意圖。

圖8為第二較佳實施的基材及對照組基材于X光繞射(θ-2θ模式)檢測結果。

圖9為圖8樣品一的基材于X光繞射搖擺曲線(rocking curve)(omega模式)檢測結果。

圖10為第二較佳實施的基材在不同離子轟擊時間及不同等離子體功率時，于X光繞射(θ-2θ模式)檢測結果。

圖11為第二較佳實施的基材在不同延遲時間時，于X光繞射(θ-2θ模式)檢測結果。

圖12為圖11樣品一至樣品四的X光繞射強度與延遲時間的關系圖。

圖13為本實施例緩沖層12與基板界面附近的截面以高分辨率穿透式電子顯微鏡觀測的影像。

圖14為本發明第三較佳實施例制造方法所制造的基材的示意圖。

圖15為本發明第三較佳實施例制造方法的流程圖。

圖16為于第一、三較佳實施例的基材上，分別生長氮化鎵外延層后，于X光繞射搖擺曲線(omega模式)檢測結果。