用于沉积第III族氮化物半导体膜的方法技术

本发明专利技术提供了一种用于在基底上沉积第III族氮化物半导体膜的方法，包括：提供蓝宝石基底；将基底放置在真空室中；通过蚀刻修整基底的表面并提供经修整的表面；保持基底与加热器的基底面对表面分离预定距离；在保持基底与加热器的基底面对表面分离的同时，通过使用加热器将基底加热至某一温度；在保持基底与加热器的基底面对表面分离的同时，通过物理气相沉积法在基底的经修整的表面上沉积第III族氮化物半导体膜；以及在基底的经修整的表面上形成具有N面极性的外延第III族氮化物半导体膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供了一种用于在基底上沉积第III族氮化物半导体膜的方法，包括：提供蓝宝石基底；将基底放置在真空室中；通过蚀刻修整基底的表面并提供经修整的表面；保持基底与加热器的基底面对表面分离预定距离；在保持基底与加热器的基底面对表面分离的同时，通过使用加热器将基底加热至某一温度；在保持基底与加热器的基底面对表面分离的同时，通过物理气相沉积法在基底的经修整的表面上沉积第III族氮化物半导体膜；以及在基底的经修整的表面上形成具有N面极性的外延第III族氮化物半导体膜。【专利说明】用于沉积第111族氮化物半导体膜的方法在此描述一种用于沉积第III族氮化物半导体膜的方法。第三族氮化物半导体用在诸如发光二极管、激光二极管、光伏太阳能电池以及诸如高电子迁移率晶体管的功率器件的各种装置中。发光二极管(120)的基本结构对应于即半导体二极管，使得发光二极管和即半导体二极管呈现出类似的特性。其差异在于用于120的半导体材料。在非发光二极管由硅或者有时由锗或硒制造的同时，用于[￡0的半导体材料是第111；族半导体，通常为镓化合物。如果沿正向施加电压，则电子从120的掺杂侧向？掺杂侧迁移，并且发射光。发射的光的波长和由此其颜色取决于形成即结的材料的带隙能量。在硅二极管或锗二极管中，由于它们是间接带隙材料，因此电子和空穴通过不产生光发射的非辐射跃迁而复合。用于120的材料具有带有与近红外光、可见光或近紫外光的对应的能量的直接带隙。120通常以电极附着到沉积在型基底的表面上的？型层的方式设置在II型基底上。虽然不常见，也使用？型基底。一些商业[即，尤其是，使用蓝宝石基底。在与诸如蓝宝石、硅、31(:和石英的基底之间的大的晶格失配能够通过使用多个生长步骤来匹配，以适应晶格应变并能够使高质量的&^膜生长。由于八故与各种基底之间的较小的晶格失配，因此中间外延生长八故层可以沉积在基底上并用作&^能够在其上生长的模板。因此，八故缓冲层的使用可以用于避开10(^0工艺所需的挑战性的成核步骤，以在诸如蓝宝石的各种基底上生长&不仅可以调整外延的质量，而且可以调整第III族氮化物膜的极性。2013/0049065八1公开了一种能够通过溅射制造由第III族氮化物半导体制成的第III族极性膜(诸如具有八1面极性的八故膜)的外延膜形成方法。将八故膜溅射在被加热器加热至溅射温度的蓝宝石或八1203基底上，该蓝宝石或0 -八1 203基底与加热器分离预定距离。然而，期望进一步的方法，用该方法能够制造具有期望的面极性的第III族氮化物半导体膜。提供了一种用于在基底上沉积第III族氮化物半导体膜的方法，该方法包括:提供诸如〈0001乂平面蓝宝石基底的蓝宝石基底；将基底放置在真空室中；通过蚀刻来修整基底的表面并提供经修整的表面；保持基底与加热器的基底面对表面分离预定距离；在保持基底与加热器的基底面对表面分离的同时，通过使用加热器将基底加热至温度在保持基底与加热器的基底面对表面分离的同时，通过物理气相沉积方法在基底的经修整的表面上沉积第III族氮化物半导体膜；并且在基底的经修整的表面上形成具有~面极性的外延第III族氮化物半导体膜。已经发现了将用于提供经修整的表面的蚀刻工艺与在基底不与加热器直接接触的同时在该经修整的表面上沉积第III族氮化物半导体膜的组合，以促进第III族氮化物半导体膜中~面极性的形成。一种可能的机制(通过该机制可以提供这种特征)可以在于，在蚀刻步骤之后形成了八1终结(或终端)的经修整的结构，促进了沉积在这种八1终结的经修整的表面上的第III族氮化物半导体膜中~面极性的形成。例如，对于一些装置，因为具有(?面极性的膜呈现出比~面极性层更光滑的表面，因此期望具有(?表面极性的&^膜。一种用于获得(?面极性&^膜的方式是在基底上生长具有~面极性的外延八故膜。这种具有~面极性的八故膜促进沉积在~面极性八故膜上的膜中(?面极性的形成。在实施例中，基底表面的修整包括在真空下对该表面进行等离子体软蚀刻。等离子体软蚀刻可以包括将基底加热至温度12、将紅气体引入真空室中以及使基底的所述表面经受等离子体。温度12可以处于351至701的范围内，例如为501。在实施例中，利用包括八1^+离子的班7等离子体在2X 10至8父的压力下执行等离子体软蚀刻。例如可以使用50评的尺？功率。执行等离子体软蚀刻时的温度12可以比沉积第III族氮化物膜时的基底的温度丁:小。丁工可以处于6501至8001的范围内。在实施例中，在等离子体软蚀刻过程中，保持基底远离加热器的基底面对表面。在实施例中，基底表面的修整包括化学蚀刻该表面来取代等离子体软蚀刻该表面(或除了对该表面进行等离子体软蚀刻之外还进行化学蚀刻)。在蚀刻之后，经修整的表面可以是八1终结。为了在蓝宝石基底上设置八1终结的表面，蚀刻可以包括从基底优先地去除化学束缚的氧。所述方法还可包括在修整之后，使经修整的表面在真空室中经受氮流。在八1终结的经修整的表面的情况下，可以使用氮流以促进六方八故在八1终结的经修整的表面上的生长。这种六方八故可以是单个单层，并且可以用于促进~面八故在六方八故层上的生长。在实施例中，所述方法还包括在将基底加热至温度的同时，使氩(紅)气体在基底上流动。这样可以有助于防止污染物的积累，例如，防止在八故层沉积在经修整的表面上之前污染物积累在经修整的表面上。在此描述的任何一个实施例的方法可以在诸如组合工具的多个室体系中执行。在这种情况下，可以在第一真空室中执行修整，可以在不同的第二真空室中执行第III族氮化物膜的沉积。基底可以通过同样在真空下的传送室在第一室与第二室之间传送。在修整之后，所述方法还包括降低真空室中的压力。这样可以用于清洁真空室。还可以在修整之前和/或在沉积之前降低该室中的压力以清洁真空室。物理气相沉积$70)工艺可以是例如即磁控溅射、00溅射或脉冲00溅射的溅射沉积。在实施例中，通过反应溅射将第III族氮化物半导体膜沉积在基底的经修整的表面上。靶可以包括第III族元素，例如，靶可以是铝靶，处理气体可以包括氮和可选的氩。处理气体的氮与从靶去除的或溅射的铝反应以在经修整的表面上形成八故膜。在从导电靶的反应溅射的情况下，可以将IX:电源用作靶的电源。在实施例中，使用1.5欣至3欣的IX:功率在经修整的表面上溅射诸如八故的第III族氮化物半导体膜。在实施例中，通过即溅射将第111族氮化物半导体膜沉积在基底的经修整的表面上。如果靶为非导电性的，则可以使用即溅射。例如，靶可以包括将要沉积在经修整的表面上的第III族氮化物。在该实施例中，处理气体可以是诸如氩的惰性气体。可以在不同的条件下通过首先沉积种子层来对该膜的其余部分沉积第III族氮化物膜。该实施例可以用于改善层对经修整的表面的外延或附着。在具体实施例中，所述方法还包括利用反应溅射在队/紅气氛中在经修整的表面上沉积种子层，其中，队与紅的比率大于3，并且在队/紅气氛中在种子层上沉积膜，其中，队与紅的比率小于3。在沉积第III族氮化物膜之后，可以主动地冷却基底。可以在基底冷却的同时，使用主动冷却来帮助减小基底上的热应力。在实施例中，所述方法还包括在外延第III族氮化物半导体膜上溅射另一第III族氮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在基底上沉积第III族氮化物半导体膜的方法，包括：提供蓝宝石基底；将基底放置在真空室中；通过蚀刻来修整基底的表面并提供经修整的表面；保持基底与加热器的基底面对表面分离预定距离；在保持基底与加热器的基底面对表面分离的同时，通过使用加热器将基底加热至温度T1；在保持基底与加热器的基底面对表面的分离同时，通过物理气相沉积法在基底的经修整的表面上沉积第III族氮化物半导体膜，并且在基底的经修整的表面上形成具有N面极性的外延第III族氮化物半导体膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：洛伦佐·卡斯塔尔迪，马丁·克拉策，海因茨·费尔泽，小罗伯特·马马扎，
申请(专利权)人：欧瑞康高级技术股份公司，
类型：发明
国别省市：列支敦士登;LI