具有N極性的發光二極管及相關聯制造方法技術

本文中揭示具有N極性的發光二極管“LED”及相關聯制造方法。在一個實施例中，一種用于在具有襯底材料的襯底上形成發光二極管的方法包含：至少接近所述襯底的表面形成富含氮的環境，而不在所述襯底的所述表面上形成所述襯底材料的氮化產物。所述方法還包含借助富含氮的環境在所述襯底的所述表面上形成具有氮極性的LED結構。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】具有N極性的發光二極管及相關聯制造方法
本專利技術技術大體來說針對例如發光二極管(“LED”)等固態照明(SSL)裝置及相關聯制造方法。
技術介紹
移動電話、個人數字助理(PDA)、數碼相機、MP3播放器及其它便攜式電子裝置利用LED進行背景照明。圖1是常規氮化銦鎵(“InGaN”)LED10的一部分的橫截面圖。如圖1A中所展示，LED10包含彼此上下串聯的襯底12、可選緩沖材料13(例如，氮化鋁)、N型氮化鎵(“GaN”)材料14、InGaN材料16(及/或GaN多量子阱)及P型GaN材料18。LED10還包含P型GaN材料18上的第一觸點20及N型GaN材料14上的第二觸點22。LED10應可配置而以寬范圍波長發射。相信，LED以其發射的波長至少部分地與InGaN材料16中的銦(In)的量有關。舉例來說，InGaN材料16中的較大量銦已與LED10的較長發射波長相關聯。一種用于增強InGaN材料16中的銦的并入的技術是經由氮化襯底12在氮極性表面上而非在鎵極性表面上形成GaN/InGaN材料14、16及18。然而，此技術的一個操作困難是襯底12的氮化產物可干擾GaN/InGaN材料14、16及18其上的后續沉積。因此，可期望在襯底的氮極性表面上形成LED結構的數個改進。
技術實現思路
在一個實施例中，本專利技術涉及一種用于形成發光二極管的方法，其包括：將襯底的表面暴露于含氮組合物，所述襯底具有襯底材料；通過吸附于所述襯底的所述表面上、擴散進入所述襯底的所述表面或二者來以選定的溫度和/或能量水平將氮原子從所述含氮組合物轉移至所述襯底以避免形成所述襯底材料的氮化產物；在轉移所述氮原子后在所述襯底的所述表面上形成氮極性材料，其中所述氮原子使得所述氮極性材料形成有氮極性，且其中所述氮極性材料是N型氮化鎵；及通過在所述襯底的所述表面上順序地沉積N型氮化鎵、氮化銦鎵和P型氮化鎵來形成發光二極管結構，其中所述發光二極管結構相對于形成有所述襯底材料的氮化產物的發光二極管結構而言具有改進的晶格質量。在另一實施例中，本專利技術還涉及一種用于形成發光二極管的方法，其包括：將襯底的表面暴露于含氮組合物，所述襯底具有襯底材料；通過以溫度和/或能量水平將氮原子從含氮組合物轉移至所述襯底來增加至少接近所述襯底的所述表面的所述襯底材料中的氮濃度，所述溫度和/或能量水平經選擇以避免形成所述襯底材料的氮化產物；及在增加所述氮濃度之后在所述襯底的所述表面上形成發光二極管結構，所述發光二極管結構具有氮極性，其中所述氮原子引起所述氮極性，且其中所述發光二極管結構相對于形成有所述襯底材料的氮化產物的發光二極管結構而言具有改進的晶格質量。在再一實施例中，本專利技術涉及一種用于在具有襯底材料的襯底上形成發光二極管的方法，其包括：以溫度和/或能量水平形成所述襯底的富含氮部分，所述溫度和/或能量水平經選擇以避免與所述襯底的表面上的所述襯底材料形成氮化產物；及在形成所述富含氮部分之后，通過在所述襯底的所述富含氮部分上順序地沉積N型氮化鎵、氮化銦鎵和P型氮化鎵來形成具有氮極性的發光二極管結構，其中所述富含氮部分引起所述氮極性，且其中所述發光二極管結構相對于在所述襯底的所述表面上形成有所述襯底材料的氮化產物的發光二極管結構而言具有改進的晶格質量。在進一步實施例中，本專利技術涉及一種用于形成發光二極管的方法，其包括：產生氮等離子體；將硅晶片的表面暴露于所述氮等離子體；調整等離子體電荷密度和等離子體溫度中的至少一者以使得所述氮等離子體不與所述硅晶片的所述表面處的硅發生反應而形成氮化硅；經由范德華力將所述氮原子從所述氮等離子體吸附到所述硅晶片的所述表面上；及在將所述氮原子從所述氮等離子體吸附到所述硅晶片的所述表面上之后，通過在所述硅晶片的所述表面上順序地沉積N型氮化鎵、氮化銦鎵和P型氮化鎵來形成發光二極管結構，其中所述氮原子引起所述N型氮化鎵形成有氮極性，其中所述發光二極管結構相對于在所述硅晶片的所述表面處形成有氮化硅的發光二極管結構而言具有改進的晶格質量。附圖說明圖1A是根據現有技術的LED的一部分的橫截面圖。圖1B是根據本專利技術技術的實施例的GaN/InGaN材料中的晶體平面的示意性透視圖。圖2是圖解說明根據本專利技術技術的實施例的用于形成具有N極性的LED結構的方法的流程圖。圖3A是圖解說明根據本專利技術技術的實施例的用于在襯底表面處產生富含氮的環境的程序的流程圖。圖3B是圖解說明根據本專利技術技術的實施例的用于執行圖3A的程序的等離子體反應器的示意圖。圖3C是圖解說明根據本專利技術技術的實施例在圖3B的等離子體反應器中處理的襯底的一部分的橫截面圖。圖4A到4C是圖解說明根據本專利技術技術的實施例的經受用于在襯底表面處產生富含氮的環境的另一程序的襯底的一部分的橫截面圖。圖5是圖解說明根據本專利技術技術的其它實施例的用于形成具有N極性的LED結構的方法的流程圖。具體實施方式下文描述其上形成有LED的微電子襯底及相關聯制造方法的各種實施例。在通篇中，術語“微電子襯底”用以包含其上及/或其中制作有微電子裝置、微機械裝置、數據存儲元件、讀取/寫入組件及其它特征的襯底。術語“硅”通常指代具有晶格間距為的面心菱形立方結構的單晶硅材料。術語“硅(1,0,0)”及術語“硅(1,1,1)”通常分別指代由米勒(Miller)指數定義的(1,0,0)及(1,1,1)晶體晶格定向。可在威廉C.奧瑪拉(WilliamC.O'Mara)的半導體硅技術手冊(HandbookofSemiconductorSiliconTechnology)中找到對米勒指數的論述，其揭示內容以全文引用的方式并入本文中。相關領域的技術人員還將理解，本專利技術技術可具有額外實施例，且可在無下文參考圖2到5所描述的實施例的數個細節的情況下實踐本專利技術技術。在以下論述中，使用具有GaN/InGaN材料的LED作為根據本專利技術技術的實施例的LED的實例。所述LED的數個實施例也可包含以下各項中的至少一者：砷化鎵(GaAs)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、磷砷化鎵(GaAsP)、磷化鋁鎵銦(AlGaInP)、磷化鎵(III)(GaP)、硒化鋅(ZnSe)、氮化硼(BN)、氮化鋁(AlN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化鋁鎵銦(AlGaInN)及/或其它適合半導體材料。前述半導體材料可具有大體類似于或不同于GaN/InGaN材料的晶體結構。然而，以下對Ga極性及N極性的定義仍可適用。圖1B是根據本專利技術技術的實施例的GaN/InGaN材料中的晶體平面的示意性透視圖。如圖1B中所展示，所述GaN/InGaN材料具有纖鋅礦晶體結構，其具有由對應米勒指數表示的各種晶格平面或小面。圖1B中圖解說明此一晶格平面，即c平面。如下文中所使用，術語“Ga極性”通常指代沿著大體垂直于c平面且具有[0001]的米勒指數的方向延伸的晶格結構。術語“N極性”通常指代沿著具有的米勒指數的相反方向延伸的晶格結構。圖2是圖解說明根據本專利技術技術的實施例的形成具有N極性的LED結構的方法200的流程圖。如圖2中所展示，所述方法的初始階段(框202)包含至少接近襯底的表面產生富含氮的環境，而不在襯底的表面上形成氮化物材料。在以下描述中，出于圖解說明的目的，襯底包含具有(1,1,1)晶體晶格定向的硅晶片。本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.02.26 US 12/714,2621.一種用于形成發光二極管的方法，其包括：將襯底的表面暴露于含氮組合物，所述襯底具有襯底材料；通過吸附于所述襯底的所述表面上、擴散進入所述襯底的所述表面或二者來以選定的溫度和/或能量水平將氮原子從所述含氮組合物轉移至所述襯底以避免形成所述襯底材料的氮化產物；在轉移所述氮原子后在所述襯底的所述表面上形成氮極性材料，其中所述氮原子使得所述氮極性材料形成有氮極性，且其中所述氮極性材料是N型氮化鎵；及通過在所述襯底的所述表面上順序地沉積N型氮化鎵、氮化銦鎵和P型氮化鎵來形成發光二極管結構，其中所述發光二極管結構相對于形成有所述襯底材料的氮化產物的發光二極管結構而言具有改進的晶格質量。2.根據權利要求1所述的方法，其中：所述襯底包含硅晶片；所述襯底材料包含硅；暴露所述襯底的所述表面包含：產生氮等離子體；及朝向所述硅晶片的表面引導所述氮等離子體；及轉移所述氮原子包含經由范德華力將所述氮原子從所述氮等離子體吸附到所述硅晶片的所述表面上。3.根據權利要求1所述的方法，其中：所述襯底包含硅晶片；所述襯底材料包含硅；且所述溫度和/或能量水平是經選擇以使得所述含氮組合物不與所述硅晶片的所述表面處的硅反應而形成氮化硅的溫度和/或能量水平。4.根據權利要求1所述的方法，其中：所述襯底包含硅晶片；所述襯底材料包含硅；且轉移所述氮原子包含將所述氮原子吸附到所述硅晶片的所述表面上而不在所述硅晶片的所述表面上形成氮化硅。5.根據權利要求1所述的方法，其中：所述襯底包含硅晶片；暴露所述襯底的所述表面包含：產生氮等離子體；及朝向所述硅晶片的所述表面引導所述氮等離子體；且轉移所述氮原子包含將所述氮原子從所述氮等離子體吸附到所述硅晶片的所述表面上而不在所述硅晶片的所述表面上形成氮化硅。6.根據權利要求1所述的方法，其中：所述襯底包含硅晶片；所述襯底材料包含硅；暴露所述襯底的所述表面包含：產生氮等離子體；及朝向所述硅晶片的所述表面引導所述氮等離子體；轉移所述氮原子包含將所述氮原子從所述氮等離子體吸附到所述硅晶片的所述表面上；且所述溫度和/或能量水平是經選擇以避免所述氮等離子體與所述硅晶片的所述表面處的硅反應而形成氮化硅的溫度和/或能量水平。7.一種用于形成發光二極管的方法，其包括：將襯底的表面暴露于含氮組合物，所述襯底具有襯底材料；通過將氮原子從含氮組合物轉移至所述襯底來增加至少接近所述襯底的所述表面的所述襯底材料中的氮濃度，同時避免形成所述襯底材料的氮化產物；及在增加所述氮濃度之后在所述襯底的所述表面上形成發光二極管結構，所述發光二極管結構具有氮極性，其中所述氮原子引起所述氮極性，且其中所述發光二極管結構相對于形成有所述襯底材料的氮化產物的發光二極管結構而言具有改進的晶格質量。8.根據權利要求7所述的方法，其中：所述襯底包含硅晶片；所述襯底材料包含硅；且增加所述氮濃度包含將氮原子吸附到所述硅晶片的所述表面上而不在所述硅晶片的所述表面上形成氮化硅。9.根據權利要求7所述的方法，其中：所述襯底包含硅晶片；所述襯底材料包含硅；且增加所述氮濃度包含：使所述硅晶片的所述表面與氮等離子體接觸；及將氮原子從所述氮等離子體吸附到所述硅晶片的所述表面上而不在所述硅晶片的所述表面上形成氮化硅。10.根據權利要求7所述的方法，其中：所述襯底包含硅晶片；所述襯底材料包含硅；且增加所述氮濃度包含：將氮等離子體施加到所述硅晶片的所述表面；將氮原子從所述氮等離子體吸附到所述硅晶片的所述表面上；及控制所述所施加...

【專利技術屬性】
技術研發人員：任在元，托馬斯·格爾克，
申請(專利權)人：美光科技公司，
類型：
國別省市：