本發(fā)明專利技術(shù)提出了一種氮化物半導(dǎo)體的制備方法，通過在PVD法AlN薄膜層與CVD法氮化鎵系列層之間沉積一CVD法AlxInyGa1-x-yN材料層，利用該材料層可減小AlN薄膜層與氮化鎵系列層之間的應(yīng)力作用，改善發(fā)光二極管的整體質(zhì)量，從而最終改善發(fā)光效率。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)提出了，通過在PVD法AlN薄膜層與CVD法氮化鎵系列層之間沉積一CVD法AlxInyGa1-x-yN材料層，利用該材料層可減小AlN薄膜層與氮化鎵系列層之間的應(yīng)力作用，改善發(fā)光二極管的整體質(zhì)量，從而最終改善發(fā)光效率。【專利說明】
本專利技術(shù)涉及發(fā)光二極管制備
，特別涉及。
技術(shù)介紹
物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition, PVD)技術(shù)是指在真空條件下，采用 物理方法，將材料源--固體或液體表面氣化成氣態(tài)原子、分子或部分電離成離子，并通過 低壓氣體(或等離子體）過程，在基體表面沉積具有某種特殊功能的薄膜的技術(shù)。物理氣相 沉積方法主要包括：真空蒸鍍、濺射鍍膜、電弧等離子體鍍、離子鍍膜，及分子束外延等；其 不僅可以沉積金屬膜、合金膜、還可以沉積化合物、陶瓷、半導(dǎo)體、聚合物膜等；該技術(shù)工藝 過程簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境污染小，原材料消耗少，且成膜均勻致密，與基板的結(jié)合力強(qiáng)。 鑒于PVD法的以上優(yōu)勢(shì)，在發(fā)光二極管（Light-emitting diode, LED)研究快速 發(fā)展的情況下，該法也被廣泛應(yīng)用與發(fā)光二極管的制備中。美國專利文獻(xiàn)US2013/ 0285065 揭示了利用PVD法形成的A1N薄膜層表面平整，其粗糙度小于lnm ;晶格質(zhì)量較優(yōu)，其002半 峰寬小于200 ;后在此薄膜層上利用化學(xué)氣相沉積法（CVD法)再沉積η型層、發(fā)光層和p型 層等氮化物層。而在實(shí)際制備中，后續(xù)利用化學(xué)氣相沉積法沉積的晶體層與前述PVD法的 生長腔室環(huán)境差異加大，且材料組成為GaN系，其與Α1Ν薄膜層的晶格失配較大，因而造成 PVD法A1N薄膜層與CVD法氮化物層之間存在較大應(yīng)力，從而易導(dǎo)致發(fā)光二極管質(zhì)量變差， 發(fā)光效率降低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)上述問題，本專利技術(shù)提出了，通過在PVD法A1N薄 膜層與CVD法氮化物層之間沉積一 CVD法AlxInyGai_x_yN材料層，利用該材料層可減小A1N 薄膜層與氮化物層之間的應(yīng)力作用，改善發(fā)光二極管的整體質(zhì)量，從而最終改善發(fā)光效率。 本專利技術(shù)解決上述問題的技術(shù)方案為：，包括以下步 驟： 步驟一：提供一襯底，利用物理氣相沉積法（PVD法）在所述襯底上沉積一 A1N層，形成 第一緩沖層； 步驟二：在所述A1N層上利用化學(xué)氣相沉積法（CVD)沉積一 AlxInyGai_x_yN (0〈x< 1， 〇 < y < 1)層，形成第二緩沖層；所述第二緩沖層與所述第一緩沖層組合構(gòu)成底層； 步驟三：在所述氮化物底層上利用CVD法沉積η型氮化鎵層、發(fā)光層和p型氮化鎵系 層；該CVD法形成的AlxInyGai_x_ yN材料組成的第二緩沖層與所述Α1Ν材料組成的第一緩沖 層均為含鋁材料層，故其材料系數(shù)相近，晶格失配較小；且因第二緩沖層的沉積方式與第三 步驟沉積層的沉積方式相同，可優(yōu)選金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（M0CVD)法，因而可減小步驟一 與步驟三之間的材料應(yīng)力，從而改善底層的晶格層質(zhì)量，改善整體外延結(jié)構(gòu)質(zhì)量。 優(yōu)選的，所述形成的第一緩沖層的厚度范圍為5埃?350埃。 優(yōu)選的，所述形成的第二緩沖層的厚度范圍為5埃?1500埃。 優(yōu)選的，所述形成的第二緩沖層的生長溫度范圍為400?1150°C。 優(yōu)選的，所述步驟三形成的η型氮化鎵層為η型摻雜氮化鎵層或無摻雜氮化鎵層 與η型氮化鎵層之組合層。 優(yōu)選的，所述形成的底層為無摻雜或摻雜有η型或ρ型雜質(zhì)。 優(yōu)選的，所述η型雜質(zhì)為硅或錫的其中一種。 優(yōu)選的，所述ρ型雜質(zhì)為鋅、鎂、鈣、鋇的其中一種。 優(yōu)選的，所述η型或ρ型雜質(zhì)的濃度范圍為1017~102°/cm 3。 優(yōu)選的，所述第一緩沖層在PVD腔室中沉積形成；所述第二緩沖層在M0CVD腔室中 沉積形成。 本專利技術(shù)至少具有以下有益效果：本專利技術(shù)方法中，該M0CVD法形成的AlxIn yGai_x_yN材 料組成的第二緩沖層與所述A1N材料組成的第一緩沖層晶格失配小，且其沉積腔室環(huán)境與 所述第三步驟沉積層生長環(huán)境一致，因而可減小步驟一與步驟三之間的材料應(yīng)力，改善整 體外延結(jié)構(gòu)質(zhì)量。 【專利附圖】【附圖說明】 附圖用來提供對(duì)本專利技術(shù)的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本專利技術(shù)的實(shí) 施例一起用于解釋本專利技術(shù)，并不構(gòu)成對(duì)本專利技術(shù)的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按 比例繪制。 圖1~2為本專利技術(shù)之實(shí)施例的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本專利技術(shù)之流程圖。 圖中：1.襯底；2.底層；21.第一緩沖層；22.第二緩沖層；3. η型氮化鎵層； 31.無摻雜氮化鎵層；32. η型摻雜氮化鎵層；4.發(fā)光層；5. ρ型氮化鎵系層。 【具體實(shí)施方式】 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。 實(shí)施例1 請(qǐng)參看附圖1~3, ，包括以下步驟： 步驟一：提供襯底1，襯底可為藍(lán)寶石襯底或硅襯底，也可以是圖形化襯底，將其置于 物理氣相沉積腔室中，利用物理氣相沉積法（PVD法）在襯底1上沉積厚度為5埃?350埃 的Α1Ν層，形成第一緩沖層21 ; 步驟二：將沉積有第一緩沖層21的襯底置于化學(xué)氣相沉積（CVD)腔室中，利用CVD法 沉積一厚度范圍為5埃?1500埃AlxInyGai_x_ yN (0〈χ彡1，0彡y彡1)層，調(diào)節(jié)Α1組分，使 其晶格常數(shù)介于A1N層與氮化鎵系列層之間，形成第二緩沖層22,生長溫度范圍為400? 1150°C ;第二緩沖層22與所述第一緩沖層21組合形成底層2 ; 步驟三：繼續(xù)在步驟二的CVD腔室中，調(diào)節(jié)溫度、氣流等生長參數(shù)，在底層2上利用CVD 法沉積η型氮化鎵層3、發(fā)光層4和ρ型氮化鎵系層5。其中，η型氮化鎵層3依次為無摻 雜氮化鎵層31和η型摻雜氮化鎵層32組合層；此外η型氮化鎵層3亦可直接為η型摻雜 氮化鎵層32 (如圖2所示)。 在本實(shí)施例中，利用PVD法沉積第一緩沖層后，如直接進(jìn)行步驟三在CVD腔室中 沉積η型氮化鎵層3、發(fā)光層4和p型氮化物層5時(shí)，由于PVD腔室沉積環(huán)境與CVD腔室沉 積環(huán)境差異較大，其沉積的薄膜晶體狀態(tài)有較大差異，且A1N層材料與后續(xù)氮化物層材料 晶格系數(shù)有較大差異，從而易造成底層2與后續(xù)氮化鎵系列層3之間存在一定應(yīng)力，進(jìn)而 影響發(fā)光二極管的整體質(zhì)量和性能。而當(dāng)插入Al xInyGai_x_yN材料的第二緩沖層22時(shí)，因 AlxInyGai_x_yN材料與A1N及氮化鎵系層之間材料晶格系數(shù)差異縮小，晶格匹配度增加，且該 層與后續(xù)層均在CVD腔室中沉積，沉積方式差異較小，因此可減小η型氮化鎵層3及后續(xù)層 與Α1Ν層之間的應(yīng)力，改善整體晶體質(zhì)量。 實(shí)施例2 本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：底層2中包含的第一緩沖層和第二緩沖層可摻雜有 η型雜質(zhì)，優(yōu)選硅雜質(zhì)，摻雜濃度為1017~102°/cm3左右。 實(shí)施例3 本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：底層2中包含的第一緩沖層和第二緩沖層可摻雜有 P型雜質(zhì)，優(yōu)選鎂雜質(zhì)，摻雜濃度為l〇17~l〇2°/cm3左右。 應(yīng)當(dāng)理解的是，上述具體實(shí)施方案為本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例，本專利技術(shù)的范圍不限于 該實(shí)施例，凡依本專利技術(shù)所做的任何變更，皆屬本專利技術(shù)的保護(hù)范圍之內(nèi)。【權(quán)利要本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種氮化物半導(dǎo)體的制備方法，包括以下步驟：步驟一：提供一襯底，利用物理氣相沉積法（PVD法）在所述襯底上沉積一AlN層，形成第一緩沖層；步驟二：在所述AlN層上利用化學(xué)氣相沉積法（CVD）沉積一AlxInyGa1?x?yN（0<x≤1，0≤y≤1）層，形成第二緩沖層；所述第二緩沖層與所述第一緩沖層組合構(gòu)成底層；步驟三：在所述底層上利用化學(xué)氣相沉積法沉積n型氮化鎵層、發(fā)光層和p型氮化鎵層。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：謝翔麟，徐志波，李政鴻，林兓兓，卓昌正，張家宏，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：安徽三安光電有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：安徽;34
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