[發(fā)明專利]用于減少蒸發(fā)和降解的處理半導(dǎo)體膜的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202080010215.5
• 申請(qǐng)日: 2020-01-24
• 公開（公告）號(hào): CN113330536A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C.J.佐爾納;M.伊扎;J.S.斯佩克;S.納卡穆拉;S.P.登巴爾斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 加利福尼亞大學(xué)董事會(huì)
• 主分類號(hào): H01L21/027
• 分類號(hào): H01L21/027;H01L21/033
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 王蕊瑞

一種在處理期間保護(hù)由一層或多層構(gòu)成的半導(dǎo)體膜的方法。該方法包括將半導(dǎo)體膜的表面與保護(hù)性覆蓋件(諸如分離的基板件)的表面直接接觸，該保護(hù)性覆蓋件與半導(dǎo)體膜的表面形成氣密或氣密密封，以便在半導(dǎo)體膜中減少材料降解和蒸發(fā)。該方法包括在例如熱退火和/或控制環(huán)境的一些條件下處理半導(dǎo)體膜，該條件可能在沒有保護(hù)性覆蓋件的情況下導(dǎo)致半導(dǎo)體膜的蒸發(fā)或降解。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)根據(jù)35 USC第119(e)節(jié)要求以下共同待決和共同轉(zhuǎn)讓的申請(qǐng)的權(quán)益：

由Christian J.Zollner、Michael Iza、James S.Speck、Shuji Nakamura和Steven P.Denbaars于2019年1月24日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)62/796,340，題為“通過減少的蒸發(fā)來熱處理半導(dǎo)體層的方法(METHOD FOR THERMAL TREATMENT OFSEMICONDUCTOR LAYERS WITH REDUCED EVAPORATION)”，代理案卷編號(hào)GC30794.0663USP2(UC 2018-252-2)；

該申請(qǐng)通過引用并入本文。

發(fā)明背景

1.技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于處理半導(dǎo)體膜樣品的方法，該方法通過用分離的保護(hù)性覆蓋件覆蓋樣品以防止半導(dǎo)體膜的蒸發(fā)或降解。

2.現(xiàn)有技術(shù)的描述

對(duì)于可見光和紫外光電子器件和高功率電子器件的制造已很好地確立氮化鎵(GaN)及其包含鋁和銦的三元和四元化合物(AlGaN、InGaN、AlInGaN)的使用。這些器件典型地使用包括分子束外延(MBE)、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)和氫化物氣相外延(HVPE)的生長技術(shù)外延生長。

此外，用于短波長器件的AlGaN的開發(fā)使基于氮化物的發(fā)光二極管(LED)和激光二極管(LD)能夠超越許多其他研究嘗試。因此，基于AlGaN的材料和器件已成為用于紫外光半導(dǎo)體應(yīng)用的主要材料系統(tǒng)。

然而，具有高鋁含量的高質(zhì)量AlN和AlGaN的生長仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。這些材料以及所有其他III族氮化物半導(dǎo)體材料可以通過各種處理技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，但在這些處理步驟中通常存在膜蒸發(fā)或降解的風(fēng)險(xiǎn)。通過使用分離的保護(hù)性覆蓋件保護(hù)膜，可以減少膜的蒸發(fā)或降解。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了減少蒸發(fā)或降解的處理半導(dǎo)體膜的方法。該方法包括：在半導(dǎo)體膜的表面上或上方提供保護(hù)性覆蓋件，以防止半導(dǎo)體膜在處理期間蒸發(fā)或降解；以及在一個(gè)或多個(gè)條件下處理半導(dǎo)體膜和保護(hù)性覆蓋件，該一個(gè)或多個(gè)條件會(huì)使得半導(dǎo)體膜在沒有保護(hù)性覆蓋件的情況下蒸發(fā)或降解，其中處理半導(dǎo)體膜以改進(jìn)或改變半導(dǎo)體膜的材料或器件特性；并且其中在處理半導(dǎo)體膜的條件下保護(hù)性覆蓋件是化學(xué)惰性材料。

半導(dǎo)體膜生長在基板上，并且包括一層或多層氮化物基層，其中氮化物基層包括(Al,Ga,In,B)N半導(dǎo)體，氮化物基層生長在極性平面、非極性平面或半極性平面上。

保護(hù)性覆蓋件具有的外延就緒表面與半導(dǎo)體膜的表面形成氣密或密封，其中保護(hù)性覆蓋件形成與半導(dǎo)體膜的直接接觸。優(yōu)選地，保護(hù)性覆蓋件的厚度為至少10微米。在處理半導(dǎo)體膜之后移除保護(hù)性覆蓋件，無需任何沖洗、清潔或化學(xué)或物理蝕刻程序。

處理半導(dǎo)體膜和保護(hù)性覆蓋件的條件可以包括將半導(dǎo)體膜和保護(hù)性覆蓋件加熱到至少約1000℃的高溫(例如約1000℃至2500℃)的高溫?zé)嵬嘶稹Ｌ幚戆雽?dǎo)體膜和保護(hù)性覆蓋件的條件還可以包括將半導(dǎo)體膜和保護(hù)性覆蓋件暴露于半導(dǎo)體處理氣體的控制環(huán)境，其中半導(dǎo)體處理氣體包括氮?dú)狻鍤狻睔狻錃狻⒀鯕饣蚝铣蓺怏w。半導(dǎo)體膜和保護(hù)性覆蓋件可以在小于約100個(gè)大氣壓，例如小于約1個(gè)大氣壓的壓強(qiáng)下暴露于半導(dǎo)體處理氣體。