TWI336958B - Growth of iii-nitride films on mismatched substrates without conventional low temperature nucleation layers - Google Patents

Growth of iii-nitride films on mismatched substrates without conventional low temperature nucleation layers Download PDF

Info

Publication number
TWI336958B
TWI336958B TW092134560A TW92134560A TWI336958B TW I336958 B TWI336958 B TW I336958B TW 092134560 A TW092134560 A TW 092134560A TW 92134560 A TW92134560 A TW 92134560A TW I336958 B TWI336958 B TW I336958B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
precursor
group
ratio
substrate
Prior art date
Application number
TW092134560A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200501451A (en
Inventor
Junko Kobayashi
Werner K Goetz
Original Assignee
Philips Lumileds Lighting Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Lumileds Lighting Co filed Critical Philips Lumileds Lighting Co
Publication of TW200501451A publication Critical patent/TW200501451A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI336958B publication Critical patent/TWI336958B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/403—AIII-nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/403—AIII-nitrides
    • C30B29/406—Gallium nitride
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/0242—Crystalline insulating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02455—Group 13/15 materials
    • H01L21/02458—Nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
    • H01L21/0254—Nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/0257—Doping during depositing
    • H01L21/02573—Conductivity type
    • H01L21/02576—N-type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
    • H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

1336958 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明一般係關於在失配基材上成長第π I族氮化物薄 膜。 【先前技術】 半導體發光裝置（Semiconductor light-emitting device; LED)係目前可用的最有效光源之一。目前，在高亮度LED 製造中能橫跨可見光譜進行操作的重要材料系統包括第III 至V族半導體，特定言之係鎵、鋁、銦及氮的二元、三元及 四元合金，亦稱為第III族氮化物材料。一般地，藉由金屬 有機化學汽相沈積（metal-organic chemical vapor deposition ; MOCVD)、分子束羞晶（molecular beam epitaxy ; MBE)或其他磊晶技術而在一藍寶石、碳化矽或第ni族氮化 物基材上磊晶成長不同成分及摻雜物濃度之半導體層之一 堆疊，來製造第III族氮化物發光裝置。該堆疊經常包括： 形成於該基材上、摻雜（例如）Si之一或更多η型層、形成於 該（等）η型層上之一發光或作用區域，以及形成於該作用區 域上、摻雜（例如）Mg之一或更多ρ型層。 由於第III族氮化物基材一般不可購得，因此經常在諸如 藍寶石及SiC之類的基材上製造第族氮化物裝置，該類基 材稱為「失配」係由於該些基材與第ΠΙ族氮化物層之間的 晶格常數與熱膨脹係數差異^晶格常數及熱膨脹係數差異 引起的應變使得厚、平坦、無缺陷的第ΠΙ族氮化物層之製 造較困難。 89532 doc •6- 1336958 特別是在藍寶石基材之情況下，減輕由該晶格常數及熱 膨脹係數失配所引起的問題之一方法係在成長於該基材上 < 一孕核層上成長該等III族氮化物裝置層。該孕核層—般 係由低溫成長所形成之一薄的非晶或多晶A1N4 (3心層。玉里 响上’由於该非晶或多晶孕核層減輕由該晶格常數及熱膨 脹係數失配所引起的一些應變，因此在該孕核層上成長之 一結晶第III族氮化物層品質將優於在無一孕核層下成長之 —第III族氮化物。 由於若干原因，使用低溫孕核層並非理想。在成長該等 半導體層之前，將該基材加熱至一高溫以作清洗，然後降 低遠反應！§·内的溫度以成長該低溫孕核層。然後必須再提 咼孩溫度以成長該等裝置層。該類溫度循環很費時，並因 此增加了晶圓表面污染物積聚之可能性，從而影響良率或 裝置性能。此外，在成長該低溫孕核層與成長下一層之間 發生的加熱引起該低溫孕核層内的再次結晶，其為在該孕 核層上成長高品質層所需要。因此，必須認真控制該加熱。. 自所需加熱圖案之偏離可導致低劣的裝置性能或低劣的良 率。進一步，在該低溫孕核層上成長的層之材料品質以及 所產生裝置之性能對該孕核層之厚度及該孕核層之成長溫 度敏感。產生可接受的裝置性能之厚度及溫度轄域可能較 窄’這使得難以保持橫跨該晶圓之所需厚度及溫度轄域並 導致低劣的良率。最後’採用-低溫孕核層導致該等裝置 層内-高密度之穿透位錯，大小約為1QlVm.2。需要額外的 處理來減小該等穿透位錯密度。該類額外的處理増加了製 的532 doc 1336958 造時間及成本以及低劣良率或低劣裝置性能之風險。 杈予Ohba的第5,990,495號美國專利說明減輕由晶格常 數及熱膨脹係數失配所引起的問題之另一方法。〇hba講授 「在一第一溫度下於一單晶基材上直接成長一緩衝 層.......並在低於該第一溫度之一第二溫度下於該緩衝層 上成長一 7C件形成層......用於成長該緩衝層之溫度應最好 咼於1300°C。」參見第3行，第^至μ列。在成長後，對該 孕核層進行退火π用於對該緩衝層進行退火的溫度最好在 1350C至1500C的範圍内’而用於對該緩衝層進行退火的 時間週期應最好在10至60分鐘範圍内。如該退火溫度低於 1350°C，則完全消除應變較為困難。」參見第6行第64列至 第7行第2列^ 〇hba製造一高溫孕核層之方法是不合需要 的，因為其需要高溫成長以及一成長暫停以實行該退火。 【發明内容】 依據本發明之具體實施例，一種形成一發光裝置之方法 包括提供一藍寶石基材，在約1 〇〇〇°C與丨1 8〇艽之間之/溫 度下藉由汽相沈積在該基材上成長一 Ai|xGaxN第一層，以 及成長一覆蓋該第一層之第III族氮化物第二層。該第一層 可具有在約500埃與約5000埃之間之一厚度。在一些具體實 施例中，藉由以第V族先驅物與第ΙΠ族先驅物之一低莫耳 比開始，然後在成長該第一層過程中提高該比率，或藉由 將氮用作一環境氣體來減少該第v族先驅物與該基材之間 的反應。 依據本發明之具體貫施例使用一高溫孕核層優於一低溫 89532 doc •8· 1336958 孕核層所需的溫度循環 其消除由於低溫孕核層 度問題。 、成長暫 所需窄厚 孕核層，因為其消除低溫 停及額外處理，而且因為 度及溫度轄域所致的均勻 【實施方式】 圖1說明依據本發明之—具體實施例之—裝置。 核層12形成於藍寶石基材1〇上。然後，一聚結層μ形成於 孕核層上，接下來是_n型區域i5、—作用區域㈣及— P型區域17。。型區域15、作用區域16以及p型區域17之每一 個均可包含相同或不同厚度、成分及摻雜物濃度之多層。 此外，η型區域1 5可包含一戎承炙沾Λ剂麻 ^ 及更夕的ρ型層，作用區域16可 包含一或更多的η型或ρ型層’而ρ型區域17可包含一或更多 的η型層。姓刻除去作用區域1 6及ρ型區域17之一部分以暴 露在其上形成η型接點 19之η型區域15之一部分。ρ型接點18 形成於ρ型區域17。接點18及19可為反射性接點以使得經由 基材10從該裝置擷取光，或為透明接點以使得經由接點U 及19從該裝置擷取光。 孕核層12係Ah_xGaxN’其具有一厚度可在約5〇〇埃至5〇⑼ 埃之間範圍内，一般在約1 000埃與約3〇〇〇埃之間，最好在 約2000埃與約2500埃之間範圍内。氮化链的成分可在約 50。/。與100%之間（即，X在自〇至約〇_5範圍内）。可在自約 1000°C至約U80°C範圍内之一溫度下製造孕核層12，—般 在自約1060°C至約U50°C範圍内之一溫度下製造，最好在 自約1080°C至ll〇〇°C範圍内之一溫度下製造。在―些具體 實施例中，如果裝置中具有在小於1 0 6 0 °C之溫度下成長之 89532 doc -9- 1336958 孕核層，則該等裝置中的聚結層呈現增加的表面粗糙度。 孕核層12之合適溫度、成分及厚度可取決於成長於孕核層 12之上的層。一般地，孕核層12係未摻雜的，但在一些具 體實施例中其可為略微摻雜。 在成長孕核層1 2後’形成一聚結層1 4以提供一平滑表面 用於隨後成長裝置層1 5、1 6及1 7。聚結層14經常為GaN， 但可為GaN ' InGaN、AlGaN、A1N或AlInGaN。選取聚結層 14之成分以使得聚結層1 4具有一所需的應變狀態並對於由 遠作用區域發出的光透明。在一些具體實施例中，聚結層 14係與該等裝置層分離之一額外層，其提供一平滑均勻表 面以在其上成長該等裝置層。在其他具體實施例中，聚結 層係該第一裝置層並除為覆蓋聚結層14的層提供一平滑表 面之外璆在該裝置中服務於一目的《聚結層14可為未摻雜 的或摻雜的n型或p型。如該摻雜物係Si，則可將聚結層捧 雜至約5x l〇l8cm·3之一最高摻雜濃度。除了 si，可以η型樓 雜物對聚結層14進行更高摻雜。如該掺雜物為諸如Mg之類 之一 P型摻雜，則可將聚結層14摻雜至約5xl〇i9cm-3之—最 高掺雜濃度。聚結層14之厚度可在自約5〇〇埃至約2微米之 範圍内，一般在自0.5微米至約1.5微米之範圍内。—般在與 孕核層12相同的溫度下或一略低溫度下成長聚結層14。在 一範例中，在1090°C之一溫度下成長孕核層12，而在自約 l〇60°C至約l〇90°C範圍内之一溫度下成長聚結層14。 在圖1中所示的裝置中之半導體層一般由諸如化學汽相 沈積或汽相磊晶之類之一汽相沈積程序形成。依據本發明 89532.doc •10- 1336958 之具體實施例之汽相沈積一般在大於丨毫托（經常在約5〇毫 托與約1毫托之間）之壓力下發生。 在一些具體實施例中，在製造孕核層12過程中調整第V 族先驅物與第III族先驅物之比以減少第V族先驅物與該基 材之間的反應（例如，氮化）。圖2說明形成孕核層12及聚結 層1 4之一方法足一此類範例。成長該孕核層開始於階段 20。在一些具體實施例中，在成長開始之前為減小由於該 基材暴露於該第V族先驅物而在該第v族先驅物與該基材 之間反應4可能性，將該第V族先驅物與第ΙΠ族先驅物同 時導入該反應器。在圖2中所說明的範例中，諸如Νη3之類 之一第v族先驅物與諸如三甲基鋁之類之一第ΠΙ族先驅物 之莫耳比開始於56。其他合適的第η〗族先驅物包括三甲基 鎵、三乙基鋁以及三乙基鎵。 在緊鄰該基材之孕核層部分完成成長後，例如，在成長 該等第一 100至500埃後，在階段22内該第V族先驅物之流速 提高至一第V族/第III族莫耳比168。一般地，在該孕核層的 整個成長過程中該第ΙΠ族先驅物流速保持不變，而調整該 第V ；j天先驅物流速以獲得所需的莫耳比，然而在調整該第 Π U矢先驅物泥速時該第v族先驅物流速可保持不變。圖2中 給疋的莫耳比僅為一範例。一般而言，在該第一成長階段 過程中第V族先驅物與第in族先驅物之莫耳比可在約2〇至 約100之範圍内’而在該第二成長階段過程中第V族先驅物 與第ΠΙ族先驅物之莫耳比可大於丨5〇。可以一或更多的分離 步驟或隨經過時間連續調整該等莫耳比。 89S32doc •11- 1336958 族中’改變該第11[族先驅物或增加-額外的第⑴ =驅物―，並開始成長聚結層…例如，如果聚結層14係 則一甲基鋁之流動停止而將諸如三甲基鎵之類之— ^先驅物導入该反應器。如果聚結層⑽AlGaN，則可調 一m先驅物之流速並將_鎵先驅物導人該反應器。儘管
及莫耳比可向達2_，但—般以約⑺⑽之—莫耳比成長聚 結層14及在n型區域15中的層。 K 一：：而言，第m氮化物層成長於一氫環境，因為成長於 氫％境中的層經觀察比成長於其他環境中的層更平滑。 在本發明之-些具體實施例中，在成長孕核層I]過程中將 氮而非氫用作環境。圖3說明形成孕核層丨2及聚結層14之— 方法之—此㈣例。在階段3〇中’藉由在—氮環境中將_ 第ΠΙ族先驅物及一第v族先驅物導入一反應器來開始成長 孕核層12。在成長孕核層12完成後，在階段32中導入氫。 在降^34中，改變孩第111族先驅物或增加另一第III族先驅 物，以開始成長聚結層Μ。階段32及34可同時發生，或階 段32可在開始成長該聚結層之後突然發生或逐漸發生。在 成長孕核層12過程中，使用一氮環境可抑制該第ν族先驅物 與该基材之間的反應。在一些具體實施例中，圖2及3中所 說明的技術一起用於成長孕核層12。 圖4係一封裝的發光裝置之一分解圖。將一散熱塊1〇〇放 入一插入成形的引線框架106内。該插入成形的引線框架 106係（例如）在提供一電性路徑之一金屬枢架周圍成形之一 填滿的塑膠材料。塊丨00可包括—可選反射器杯〖〇2 ^或者， 89532 doc •12· 塊100可提供無—反射器杯之—基座。將可依據上述方法製 造::發光裝置晶粒HM直接或經由一導熱予基板陶接地 黏著於塊丨00。可增加—光學透鏡1〇8。 所製造的、具有圖！之高溫孕核層的裝置中之光輸出、表 面平滑度、位錯密度及應變，經觀察可與具有一低溫孕核 層〈裝置（其中實施額外程序以將穿透位錯減小至一類似 密度）相比擬。圖5係外部量子效率與波長之一函數關係之 -曲線圖。如圖5中所說明，依據本發明之具體實施例具有 —咼溫孕核層之裝置具有可與該類低溫孕核層裝置相比擬 〈外邵量子效率。因此，使用依據圖i之—高溫孕核層而非 -低溫孕核層係有利的，因其產生一可比裝置並只需一簡 早仵多的成長程序。例如，使用一高溫孕核層來消除：清 洗、成長該孕核層與成長下一層之間的溫度循環，以及在 成長低溫孕核層（一般在低於6〇〇1之一溫度下成長）與成長 覆蓋該孕核層之層（一般在大於i 000t之一溫度下成長）之 間加熱反應器所需的成長暫停。此外，使用-高溫孕核層 消除為產生具有一低溫孕核層之裝置中之一適當平滑表面 所需之額外半導體層及額外處理。溫度循環、成長暫停、 額外的半導體層以及額外處理之消除，減少了製造該裝置 所需的時間及成本，並減少聚集於該裝置表面的污染物及 %荃良率或裝置性能之可能性。此外，使用—高溫孕核層 消除低溫孕核層所需的窄厚度及溫度轄域所引起的許多不 均勻問題。圖5中所示的裝置之位錯密度約為i〇9cm-2。在一 些具體實施例中，可對依據本發明具體實施例之具有高溫 89532 <l〇c •13· 1336958 孕核層之裝置作進一步處理以減小位錯密度。 本發明之具體實施例亦提供優於第5,990,495號美國專利 (以下稱為「〇hba」）中所說明之方法之若干優點。首先， 本文所說明之方法不需要一退火以產生具有足夠低應變以 呈現可接受的裝置性能之裝置。其次，在比〇hba的孕核層 明顯更低之溫度下成長孕核層12及聚結層14，從而減少了 加熱該基材所需的時間，將該裝置冷卻至適合形成該等裝 置層之溫度的所需時間，以及損害該反應器之可能性。 經對本發明作詳細說明，熟知本技術人士應明白，根據 本揭示内容’可對本發明作修改，而不致背離此處說明之 本發明概念之精神。因此並不希望本發明之範疇限於所解 釋及說明的特定具體實施例β 【圖式簡單說明】 圖1說明依據本發明之具體實施例而製造之一裝置。 圖2說明形成圖1之孕核層12及聚結層14之一方法。 圖3說明形成圖1之孕核層12及聚結層14之一替代方法。 圖4說明一封裝發光裝置。 圖5係外部量子效率與一波長之函數關係之一曲線圖，說 明包括一低溫孕核層之裝置以及依據本發明之具體實施例 包括一高溫孕核層之裝置。 【圖式代表符號說明】 10 藍寶石基材 12 高溫孕核層 14 聚結層 14- g9532 doc i 1336958 15 16 17 18 19 20 22 24 30 32 34 100 102 103 104 106 108 η型區域 作用區域 ρ型區域 Ρ型接點 η型接點 階段 階段 階段 階段 階段 階段 散熱塊 可選反射器杯 導熱子基板 發光裝置晶粒 引線框架 光學透鏡

Claims (1)

  1. I ， 1336958 -^wrmseo號專利申請案 换焉專利範圍替換本(99年3月） 拾、申請專利範圍 1. —種形成發光裝置之方法，該方法包含： 提供一基材； 在至少1000°C之一溫度下，藉由氣相沈積在該基材上 成長一 Al】-xGaxN第一層，其中0SX<1，而且其中該第一層 具有在約500埃與約5〇〇〇埃之間之一厚度； 以一第V族先驅物與一第ΠΙ族先驅物之一第一比率鄰 近於該基材成長該第一層之一第一部分； 在成長該第一層之一第二部分時，將該第一比率提高 至一第V族先驅物與一第m族先驅物之—第二比率；及 成長覆蓋該第一層之一第ΠΙ族氮化物之第二層。 2. 如申請專利範圍第i項之方法，其中在約1〇6〇。〇與約 1160°C之間之一溫度下成長該第一層。 3·如申請專利範圍第丨項之方法’其中在約⑽吖與約 1100°c之間之一溫度下成長該第一層。 4. 如申請專利範圍第旧之方法，其中該第—層係剔。 5. 如申請專利範圍第W之方法，其中該第—層具有在約 1000埃與約3000埃之間之一厚度。 6. 如申請專利範圍第1項之方法’其中該第-層具有在約 2000埃與約2500埃之間之一厚度。 7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中0QM.5。 8·如申請專利範圍第1項之方法，其中在與該第-層相同之 溫度下成長該第二層。 9·如申請專利範圍第1項之方法，其中在低於該第一層之一 89532-990326.doc 1336958 溫度下成長該第二層。 10·如申請專利範圍第1項之方法， InGaN、AlGaN 及 AlInGaN 之一。
    其中該第二層係GaKf、
    .°申：專利範圍第1項之方法，其令該第二層係摻雜的。 2^專利範圍第1項之方法，其中該第二層係摻雜似 到自未摻雜至約5x1GlW範圍内之—摻雜濃度。 13. =請專利範圍第丨項之方法’其中該第二層係摻雜一 p 乡雜物並具有自未摻雜至約5xlQl9em、圍内之一推雜 濃度。 1 4 ·如申凊專利範圍第i項 ^ ^ 左，、甲°玄第二層具有在約500 埃與約2微米之間之一厚度。 1 5_如申請專利範圍第1項之 万灸其中该第V族先驅物包含 NH^。
    16.如申請專利範圍第1項 三甲基鋁、三甲基鎵、 1 7 ‘如申請專利範圍第1項 與約100之間之一莫耳 莫耳比。 之方法其中έ亥第111族先驅物包含 二乙基鋁及三乙基鎵之至少一個。 之方法，其中該第一比率為在約20 比，而6亥第—比率為大於約】5 〇之一 18. 如申請專利範圍第1項之方法…成長該第一層之一第 一部分包含成長約100埃與約500埃之間之第一声。 19. 如申請專利範圍第1項之方法，其進-步包含實質上同時 將第111族先驅物及該第V族先驅物提供給該基材。 20. 如申請專利範圍第1項之方法，#中成長該第-層包含將 -第III族先驅物、-第Μ先驅物及—環境提供給該基 89532-990326.doc 卉〒该環境為氮。 21.如:請專利範圍第2。項之方法，其進一步包含在成長該第 〜層過程中提供氫。 22·如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含： 成長覆蓋該第二層之一 nS區域； 成長覆蓋該η型區域之一作用區域；以及 23成長覆蓋該作用區域之一 ρ型區域。 3’如申請專利範圍第22項之方法，其進一步包含： 形成電連接至該區域之一第一接點； 形成電連接至該P型區域之一第二接點；以及 h提供覆蓋該基材之與該第一層相對的—側之—透鏡。 種形成發光裝置之方法，該方法包含： 提供一基材； 在至少刚代之—溫度下，在大於1毫托之-壓力下， Λ基材上成長_Ali xGaxN第—層，其中，而且其 °亥第—層具有在約50〇埃與約5000埃之間之一厚度； 以-第V族先驅物與—第ΙΠ族先驅物之—第一比率鄰 延於該基材成長該第一層之一第一部分： 在成長該第一薄乏—*^r — Arr >v + A 苐一。p刀時，將該第一比率提高 第V族先驅物與一第ΠΙ族先驅物之一第二比率丨及 成長覆蓋該第-層之—第m族氮化物之第二層。 •如申凊專利範圍第2 4項之古Λ*· H- 項之方法’其中在約1060T：與約 U6〇°C之間之-溫度下成長該第-層。 26·如申請專利範圍第24項之方法，其中該第一廣為ain。 89532-990326.doc -3 - 13369^8 , 該方法
    2 7.種形成一第III族氮化物層之方法 提供一基材； 以一第V族先驅物與一第ΙΠ族先驅物之—第—比率鄰 近於該基材成長該第III族氮化物層之一第—部分. 在成長該第III族氮化物層之一第二部分過程中，將一 第V族先驅物與一第m族先驅物之一第—比率提高至一 第—1比率。 28·如申凊專利範圍第27項之方法，其中該第v族先驅物包含 NH飞。 29·=申4專利範㈣27項之方法，其中該第UI族先驅物包含 三甲基鋁、三甲基鎵、三乙基鋁及三乙基鎵之至少一個。 30.如申請專利範圍第27項之方法’其中該第一比率為在約20 與約1〇〇之間之一莫耳比’而該第二比率為在約"Ο盥約 1500之間之一莫耳比。 3 1 ·—種形成發光裝置之方法，該方法包含：
    提供一基材； 將一第III族先驅物、一第V族先驅物及一環境提供給該 基材’其中該環境為氮； 以一第V族先驅物與一第ΙΠ族先驅物之一第—比率鄰 近於該基材成長該第一層之一第一部分； 在成長該第一層之一第二部分時，將該第一比率提高 至一第V族先驅物與一第m族先驅物之一第二比率；及 成長覆蓋該基材之一第一第ΙΠ族氮化物層。 32.如申請專利範圍第3 1項之方法，其進一步包含： 89532-990326.doc 1336958 年月日修 QQ 3 。 在成長該第一第III族氮化物層後，提供氫；以及 成長覆蓋該第一第III族氮化物層之一第二第III族氮化 物層。 89532-990326.doc
TW092134560A 2002-12-11 2003-12-08 Growth of iii-nitride films on mismatched substrates without conventional low temperature nucleation layers TWI336958B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/317,309 US6900067B2 (en) 2002-12-11 2002-12-11 Growth of III-nitride films on mismatched substrates without conventional low temperature nucleation layers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200501451A TW200501451A (en) 2005-01-01
TWI336958B true TWI336958B (en) 2011-02-01

Family

ID=32325931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW092134560A TWI336958B (en) 2002-12-11 2003-12-08 Growth of iii-nitride films on mismatched substrates without conventional low temperature nucleation layers

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6900067B2 (zh)
EP (1) EP1429374A3 (zh)
JP (1) JP4757441B2 (zh)
TW (1) TWI336958B (zh)

Families Citing this family (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101034055B1 (ko) 2003-07-18 2011-05-12 엘지이노텍 주식회사 발광 다이오드 및 그 제조방법
KR100533636B1 (ko) * 2003-12-20 2005-12-06 삼성전기주식회사 질화물 반도체 제조방법 및 그에 따라 제조된 질화물반도체구조
JP4833537B2 (ja) * 2004-10-07 2011-12-07 フィリップス ルミレッズ ライティング カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー 半導体発光素子
US20060160345A1 (en) * 2005-01-14 2006-07-20 Xing-Quan Liu Innovative growth method to achieve high quality III-nitride layers for wide band gap optoelectronic and electronic devices
US7341878B2 (en) * 2005-03-14 2008-03-11 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Wavelength-converted semiconductor light emitting device
US7585769B2 (en) * 2006-05-05 2009-09-08 Applied Materials, Inc. Parasitic particle suppression in growth of III-V nitride films using MOCVD and HVPE
US20070277734A1 (en) * 2006-05-30 2007-12-06 Applied Materials, Inc. Process chamber for dielectric gapfill
US7902080B2 (en) * 2006-05-30 2011-03-08 Applied Materials, Inc. Deposition-plasma cure cycle process to enhance film quality of silicon dioxide
US7498273B2 (en) * 2006-05-30 2009-03-03 Applied Materials, Inc. Formation of high quality dielectric films of silicon dioxide for STI: usage of different siloxane-based precursors for harp II—remote plasma enhanced deposition processes
US7790634B2 (en) * 2006-05-30 2010-09-07 Applied Materials, Inc Method for depositing and curing low-k films for gapfill and conformal film applications
US20070281106A1 (en) * 2006-05-30 2007-12-06 Applied Materials, Inc. Process chamber for dielectric gapfill
US7825038B2 (en) * 2006-05-30 2010-11-02 Applied Materials, Inc. Chemical vapor deposition of high quality flow-like silicon dioxide using a silicon containing precursor and atomic oxygen
US8232176B2 (en) * 2006-06-22 2012-07-31 Applied Materials, Inc. Dielectric deposition and etch back processes for bottom up gapfill
US7872252B2 (en) * 2006-08-11 2011-01-18 Cyrium Technologies Incorporated Method of fabricating semiconductor devices on a group IV substrate with controlled interface properties and diffusion tails
US8362460B2 (en) 2006-08-11 2013-01-29 Cyrium Technologies Incorporated Method of fabricating semiconductor devices on a group IV substrate with controlled interface properties and diffusion tails
US7745352B2 (en) * 2007-08-27 2010-06-29 Applied Materials, Inc. Curing methods for silicon dioxide thin films deposited from alkoxysilane precursor with harp II process
WO2009026748A1 (en) * 2007-08-31 2009-03-05 Lattice Power (Jiangxi) Corporation Gallium nitride light-emitting device with ultra-high reverse breakdown voltage
JP2010541276A (ja) * 2007-10-04 2010-12-24 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Ｍｏｃｖｄとｈｖｐｅを用いたｉｉｉ−ｖ族窒化膜の成長における寄生粒子抑制
US7541297B2 (en) 2007-10-22 2009-06-02 Applied Materials, Inc. Method and system for improving dielectric film quality for void free gap fill
US7943531B2 (en) * 2007-10-22 2011-05-17 Applied Materials, Inc. Methods for forming a silicon oxide layer over a substrate
US7867923B2 (en) * 2007-10-22 2011-01-11 Applied Materials, Inc. High quality silicon oxide films by remote plasma CVD from disilane precursors
US7803722B2 (en) * 2007-10-22 2010-09-28 Applied Materials, Inc Methods for forming a dielectric layer within trenches
US20090120584A1 (en) * 2007-11-08 2009-05-14 Applied Materials, Inc. Counter-balanced substrate support
US20090120368A1 (en) * 2007-11-08 2009-05-14 Applied Materials, Inc. Rotating temperature controlled substrate pedestal for film uniformity
US7964040B2 (en) * 2007-11-08 2011-06-21 Applied Materials, Inc. Multi-port pumping system for substrate processing chambers
US20090272975A1 (en) * 2008-05-05 2009-11-05 Ding-Yuan Chen Poly-Crystalline Layer Structure for Light-Emitting Diodes
US20090277587A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Applied Materials, Inc. Flowable dielectric equipment and processes
US8357435B2 (en) 2008-05-09 2013-01-22 Applied Materials, Inc. Flowable dielectric equipment and processes
US8980382B2 (en) 2009-12-02 2015-03-17 Applied Materials, Inc. Oxygen-doping for non-carbon radical-component CVD films
US7935643B2 (en) * 2009-08-06 2011-05-03 Applied Materials, Inc. Stress management for tensile films
US8741788B2 (en) 2009-08-06 2014-06-03 Applied Materials, Inc. Formation of silicon oxide using non-carbon flowable CVD processes
US7989365B2 (en) * 2009-08-18 2011-08-02 Applied Materials, Inc. Remote plasma source seasoning
US20110136347A1 (en) * 2009-10-21 2011-06-09 Applied Materials, Inc. Point-of-use silylamine generation
US8449942B2 (en) 2009-11-12 2013-05-28 Applied Materials, Inc. Methods of curing non-carbon flowable CVD films
CN102687252A (zh) 2009-12-30 2012-09-19 应用材料公司 以可变的氮/氢比所制造的自由基来生长介电薄膜的方法
US8329262B2 (en) * 2010-01-05 2012-12-11 Applied Materials, Inc. Dielectric film formation using inert gas excitation
JP2013517616A (ja) 2010-01-06 2013-05-16 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 酸化物ライナを使用する流動可能な誘電体
US8304351B2 (en) 2010-01-07 2012-11-06 Applied Materials, Inc. In-situ ozone cure for radical-component CVD
WO2011109148A2 (en) 2010-03-05 2011-09-09 Applied Materials, Inc. Conformal layers by radical-component cvd
US8236708B2 (en) 2010-03-09 2012-08-07 Applied Materials, Inc. Reduced pattern loading using bis(diethylamino)silane (C8H22N2Si) as silicon precursor
US7994019B1 (en) 2010-04-01 2011-08-09 Applied Materials, Inc. Silicon-ozone CVD with reduced pattern loading using incubation period deposition
US8476142B2 (en) 2010-04-12 2013-07-02 Applied Materials, Inc. Preferential dielectric gapfill
US8524004B2 (en) 2010-06-16 2013-09-03 Applied Materials, Inc. Loadlock batch ozone cure
US8318584B2 (en) 2010-07-30 2012-11-27 Applied Materials, Inc. Oxide-rich liner layer for flowable CVD gapfill
US9285168B2 (en) 2010-10-05 2016-03-15 Applied Materials, Inc. Module for ozone cure and post-cure moisture treatment
US8664127B2 (en) 2010-10-15 2014-03-04 Applied Materials, Inc. Two silicon-containing precursors for gapfill enhancing dielectric liner
US10283321B2 (en) 2011-01-18 2019-05-07 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing system and methods using capacitively coupled plasma
US20120180954A1 (en) 2011-01-18 2012-07-19 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing system and methods using capacitively coupled plasma
US8450191B2 (en) 2011-01-24 2013-05-28 Applied Materials, Inc. Polysilicon films by HDP-CVD
US8716154B2 (en) 2011-03-04 2014-05-06 Applied Materials, Inc. Reduced pattern loading using silicon oxide multi-layers
US8445078B2 (en) 2011-04-20 2013-05-21 Applied Materials, Inc. Low temperature silicon oxide conversion
US8466073B2 (en) 2011-06-03 2013-06-18 Applied Materials, Inc. Capping layer for reduced outgassing
US9404178B2 (en) 2011-07-15 2016-08-02 Applied Materials, Inc. Surface treatment and deposition for reduced outgassing
US8617989B2 (en) 2011-09-26 2013-12-31 Applied Materials, Inc. Liner property improvement
US8551891B2 (en) 2011-10-04 2013-10-08 Applied Materials, Inc. Remote plasma burn-in
US8603898B2 (en) 2012-03-30 2013-12-10 Applied Materials, Inc. Method for forming group III/V conformal layers on silicon substrates
US8889566B2 (en) 2012-09-11 2014-11-18 Applied Materials, Inc. Low cost flowable dielectric films
US9018108B2 (en) 2013-01-25 2015-04-28 Applied Materials, Inc. Low shrinkage dielectric films
JP5928366B2 (ja) * 2013-02-13 2016-06-01 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体の製造方法
US9412581B2 (en) 2014-07-16 2016-08-09 Applied Materials, Inc. Low-K dielectric gapfill by flowable deposition
US10898618B2 (en) 2014-09-08 2021-01-26 The Texas A&M University System Amorphous silicon oxide, amorphous silicon oxynitride, and amorphous silicon nitride thin films and uses thereof
CN111029442B (zh) * 2018-10-09 2022-03-08 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 Iii族氮化物紫外发光二极管及其制作方法
CN111404025B (zh) * 2020-03-30 2021-04-06 中国科学院半导体研究所 一种AlGaAs/AlGaInP混合材料的外延生长方法

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6427947A (en) 1987-07-24 1989-01-30 Alps Electric Co Ltd Gradational printer
US5393993A (en) * 1993-12-13 1995-02-28 Cree Research, Inc. Buffer structure between silicon carbide and gallium nitride and resulting semiconductor devices
US6440823B1 (en) * 1994-01-27 2002-08-27 Advanced Technology Materials, Inc. Low defect density (Ga, Al, In)N and HVPE process for making same
JPH07321374A (ja) * 1994-05-26 1995-12-08 Furukawa Electric Co Ltd:The 化合物半導体薄膜の成長方法
US5585648A (en) * 1995-02-03 1996-12-17 Tischler; Michael A. High brightness electroluminescent device, emitting in the green to ultraviolet spectrum, and method of making the same
US5661074A (en) * 1995-02-03 1997-08-26 Advanced Technology Materials, Inc. High brightness electroluminescent device emitting in the green to ultraviolet spectrum and method of making the same
JPH0964477A (ja) * 1995-08-25 1997-03-07 Toshiba Corp 半導体発光素子及びその製造方法
US5903017A (en) * 1996-02-26 1999-05-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Compound semiconductor device formed of nitrogen-containing gallium compound such as GaN, AlGaN or InGaN
JP3448450B2 (ja) * 1996-04-26 2003-09-22 三洋電機株式会社 発光素子およびその製造方法
JPH10270368A (ja) 1997-03-26 1998-10-09 Rikagaku Kenkyusho ＳｉＣハイブリッド基板及びその製造方法
US5888886A (en) * 1997-06-30 1999-03-30 Sdl, Inc. Method of doping gan layers p-type for device fabrication
JP3822318B2 (ja) 1997-07-17 2006-09-20 株式会社東芝 半導体発光素子及びその製造方法
CN1129192C (zh) 1997-08-29 2003-11-26 克里公司 发光二极管
JPH1197803A (ja) 1997-09-25 1999-04-09 Fujitsu Ltd 半導体発光装置
JP3955367B2 (ja) * 1997-09-30 2007-08-08 フィリップス ルミレッズ ライティング カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー 光半導体素子およびその製造方法
US6106898A (en) * 1997-11-28 2000-08-22 Japan Pionics, Co., Ltd. Process for preparing nitride film
GB2332563A (en) * 1997-12-18 1999-06-23 Sharp Kk Growth of group III nitride or group III-V nitride layers
JP4166885B2 (ja) 1998-05-18 2008-10-15 富士通株式会社 光半導体装置およびその製造方法
JP2000068498A (ja) 1998-08-21 2000-03-03 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 絶縁性窒化物膜およびそれを用いた半導体装置
US6459100B1 (en) * 1998-09-16 2002-10-01 Cree, Inc. Vertical geometry ingan LED
JP2000196143A (ja) 1998-12-25 2000-07-14 Sharp Corp 半導体発光素子
EP1039555A1 (en) * 1999-03-05 2000-09-27 Toyoda Gosei Co., Ltd. Group III nitride compound semiconductor device
GB2350927A (en) * 1999-06-12 2000-12-13 Sharp Kk A method growing nitride semiconductor layer by molecular beam epitaxy
KR20010029852A (ko) * 1999-06-30 2001-04-16 도다 다다히데 Ⅲ족 질화물계 화합물 반도체 소자 및 그 제조방법
JP4465748B2 (ja) * 1999-06-30 2010-05-19 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法
US6812053B1 (en) * 1999-10-14 2004-11-02 Cree, Inc. Single step pendeo- and lateral epitaxial overgrowth of Group III-nitride epitaxial layers with Group III-nitride buffer layer and resulting structures
JP2002198560A (ja) * 2000-12-26 2002-07-12 Sharp Corp 半導体発光素子およびその製造方法
US6683327B2 (en) * 2001-11-13 2004-01-27 Lumileds Lighting U.S., Llc Nucleation layer for improved light extraction from light emitting devices
US7030428B2 (en) * 2001-12-03 2006-04-18 Cree, Inc. Strain balanced nitride heterojunction transistors
KR100992960B1 (ko) * 2002-04-15 2010-11-09 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 유기금속 화학기상 증착법에 의해 성장된 무극성 α면질화갈륨 박막
US7071494B2 (en) * 2002-12-11 2006-07-04 Lumileds Lighting U.S. Llc Light emitting device with enhanced optical scattering

Also Published As

Publication number Publication date
EP1429374A3 (en) 2009-11-04
US6900067B2 (en) 2005-05-31
TW200501451A (en) 2005-01-01
EP1429374A2 (en) 2004-06-16
JP4757441B2 (ja) 2011-08-24
US20040115853A1 (en) 2004-06-17
JP2004193617A (ja) 2004-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI336958B (en) Growth of iii-nitride films on mismatched substrates without conventional low temperature nucleation layers
US7001791B2 (en) GaN growth on Si using ZnO buffer layer
JP4677065B2 (ja) 発光ダイオードおよびその製造方法
US6989287B2 (en) Method for producing nitride semiconductor, semiconductor wafer and semiconductor device
KR101321654B1 (ko) Ⅲ족 질화물 반도체 성장용 기판, ⅲ족 질화물 반도체 에피택셜 기판, ⅲ족 질화물 반도체 소자 및 ⅲ족 질화물 반도체 자립 기판, 및 이들의 제조 방법
KR100674829B1 (ko) 질화물계 반도체 장치 및 그 제조 방법
TWI221638B (en) Group III nitride semiconductor crystal, production method thereof and group III nitride semiconductor epitaxial wafer
JP2007294518A (ja) 窒化物系半導体基板及びその製造方法並びに窒化物系半導体発光デバイス用エピタキシャル基板
JP2009505938A (ja) 半導体基板並びにハイドライド気相成長法により自立半導体基板を製造するための方法及びそれに使用されるマスク層
US20060246614A1 (en) Method for manufacturing gallium nitride-based semiconductor device
JP2003257854A (ja) 結晶の製造方法
JP2003197541A (ja) Ｉｉｉ族窒化物膜の製造方法
JP2007246289A (ja) 窒化ガリウム系半導体基板の作製方法
JP2927768B1 (ja) 半導体装置およびその製造方法
US7696533B2 (en) Indium nitride layer production
JP2006062931A (ja) サファイア基板とその熱処理方法、及び結晶成長方法
JP2005072409A (ja) エピタキシャル基板、半導体積層構造、エピタキシャル基板の製造方法、およびエピタキシャル基板表面におけるピット発生抑制方法
TW200527721A (en) Group III nitride semiconductor device and light-emitting device using the same
JP2010251743A (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体成長用基板、ｉｉｉ族窒化物半導体自立基板、ｉｉｉ族窒化物半導体素子、ならびに、これらの製造方法
JP2010524267A (ja) （ａｌ，ｉｎ，ｇａ，ｂ）ｎの堆積の方法
JP2004099405A (ja) 窒化物半導体積層体及びその成長方法
CN109509816B (zh) Led芯片、垂直结构的led外延片及其制备方法
JP3214349B2 (ja) ＩｎＧａＮ層を有する半導体ウエハ及びその製造方法並びにそれを具備する発光素子
JP2010278470A (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体成長用基板、ｉｉｉ族窒化物半導体エピタキシャル基板、ｉｉｉ族窒化物半導体素子およびｉｉｉ族窒化物半導体自立基板、ならびに、これらの製造方法
JP2001253794A (ja) 半導体バルク単結晶の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MK4A Expiration of patent term of an invention patent