具有薄缓冲层的III-V族衬底材料及制造方法技术

衬底包括具有上表面的III-V族材料和缓冲层，所述缓冲层具有不大于约1.3μm的厚度并且覆盖在衬底的上表面上。多个光电子器件形成于衬底上，并且在约400nm到约550nm之间的范围内的波长具有不大于约0.0641nm/cm2的归一化的光发射波长标准偏差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
下文涉及一种可用于电子器件的制造的半导电衬底和一种形成半导电衬底的方法，并且具体地，涉及使衬底成形及改进由这种衬底形成的器件的方法。
技术介绍
半导电-基化合物，包括III-V族材料，例如氮化镓(GaN)；三元化合物，例如铟镓氮(InGaN)和镓铝氮(GaAlN)；以及甚至四元化合物(AlGaInN)为直接带隙半导体。这些材料已被公认为具有很大潜力以用于短波长发射，并且因此适合用于发光二极管(LEDs)、激光二极管(LDs)、UV探测器以及高温电子器件的制造。然而，围绕这些材料的加工的困难，特别是材料的高质量单晶形态的形成(其对于光电子学中的短波长发射的制造是必须的)，阻碍了这种半导电材料的发展。GaN被发现为并非自然形成化合物，而因此不能像硅、砷化镓或蓝宝石那样熔化和从晶锭拉出得到，这是因为在常压下氮化镓的理论熔化温度超过了其的分解温度。作为选择，行业已经转向了利用外延生长工艺的体GaN晶体的形成。然而，对于外延的方法仍然存在问题，包括适宜的低缺陷密度的体GaN材料的形成和其他晶体形态差异(包括晶体弓曲(crystalline bow))的存在。扩展缺陷(螺旋位错、堆垛层错以及反相晶界)的存在造成了显著变差的性能并且导致了器件的工作寿命缩短。更具体地，位错起到非辐射中心的作用，因此降低了由这些材料制成的发光二极管和激光二极管的发光效率。此外，其他因素，例如晶体取向会负面地影响在GaN材料上形成的器件的性能。r>
技术实现思路
根据一个方面，本申请描述了一种包括III-V族材料并具有上表面的衬底，该衬底包括限定在所述上表面与晶体参考面之间的切角(α)(offcut angle)，该衬底进一步包括不大于1度的切角变化量(2β)。根据另一方面，本申请描述了一种衬底，其包括：主体，其包括III-V族材料并具有上表面；和缓冲层，其包括III-V族材料且与所述主体的上表面邻接，其中该缓冲层具有不大于1.3μm的平均厚度。而根据另一方面，本申请描述了一种衬底，其包括：主体，其包括III-V族材料并具有上表面，该主体包括限定在所述上表面与晶体参考面之间的切角(α)，该主体进一步包括切角变化量(2β)；以及缓冲层，其包括III-V族材料且与所述主体的上表面邻接，其中该缓冲层具有不大于约1.3μm的平均厚度。而根据另一方面，本申请描述了一种衬底，其包括主体和缓冲层；所述主体包括III-V族材料且具有上表面，并且包括限定在所述上表面与晶体参考面之间的切角(α)，所述主体进一步包括切角变化量(2β)；所述缓冲层包括III-V族材料且与所述主体的上表面邻接，其中所述缓冲层具有上表面，所述缓冲层和所述主体包括限定在所述缓冲层的上表面与晶体参考面之间的切角(α)，所述缓冲层和所述主体进一步包括切角变化量(2β)，该切角变化量(2β)大于所述主体的切角变化量(2β)。而根据另一方面，本申请描述了包括至少20个衬底的衬底生产批次，该批次中的衬底的每一个包括III-V族材料并具有上表面，所述主体包括限定在所述上表面与晶体参考面之间的切角(α)，所述衬底进一步包括不大于约1度的切角变化量(2β)。而根据另一方面，本申请描述了包括了至少20个衬底的衬底生产批次，该批次中的衬底的每一个都包括III-V族材料并具有上表面，所述主体包括限定在所述上表面与晶体参考面之间的切角(α)，所述衬底进一步包括不大于约1度的切角变化量(2β)。而根据另一个方面，本申请描述了包括主体和缓冲层的衬底，所述主体包括III-V族材料并具有上表面，所述缓冲层包括III-V族材料且覆盖在所述主体的上表面上，并且具有不大于约1.3μm的平均厚度，其中，所述衬底配置为提供用于形成多个光电子器件的表面，所述多个光电子器件覆盖在所述缓冲层上，并且在约400nm到约550nm的范围内的波长具有不大于约0.0641nm/cm2的归一化的光发射波长标准偏差(nσ)。而根据另一个方面，本申请描述了一种衬底结构，其包括：衬底，其包括III-V族材料且具有上表面；和多个光电子器件，各覆盖在所述衬底的上表面上，其中，在约400nm至约550nm的范围内的波长，覆盖在所述衬底的上表面上的多个光电子器件具有不大于约0.0641nm/cm2的归一化的光发射波长标准偏差(nσ)。而根据另一方面，本申请描述了包括了至少约20个衬底结构的衬底结构生产批次，其中，每一个衬底结构包括衬底和布置在所述衬底上的多个光电子器件，在约400nm至约550nm的范围内的波长，所述多个光电子器件具有不大于约0.0641nm/cm2的归一化的批次光发射波长标准偏差(nσ)。而根据另一方面，本申请描述了一种光电子结构，该光电子结构包括在包括III-V族材料并具有上表面的衬底上形成的多个光电子器件，所述衬底包括限定在所述上表面与晶体参考面之间的切角(α)，所述衬底进一步包括了切角变化量(2β)，其中，所述多个光电子结构具有不大于1.3nm的平均光波长标准偏差。而根据另一个方面，本申请描述了形成衬底的方法，其包括：提供包括III-V族材料的主体；并且在主体的上表面形成包括III-V族材料的缓冲层，该缓冲层具有上表面以及不大于1.3μm的厚度。而根据另一个方面，本申请描述了形成衬底的方法，其包括：提供包括III-V族材料的主体，该主体具有上表面和与上表面相对的后表面，其中，所述主体的上表面具有台面和台阶的排列；对所述主体的上表面进行至少一道精加工工艺；以及在所述主体的上表面形成包括III-V族材料的缓冲层，该缓冲层具有上表面和与所述主体邻接的后表面，其中，所述缓冲层的上表面具有比所述主体的上表面更均匀的台面和台阶排列。附图说明通过参考附图，本申请可以更好地得到理解，并且使本申请的多个特征和优点对于本领域相关的技术人员来说变得明显。图1包括提供了根据实施方案的用于形成电子器件的半导电衬底材料的形成方法的流程图。图2A包括根据实施方案的在半导电衬底的形成过程中形成的层的截面图。图2B包括了根据实施方案的由半导电衬底(包括了具有凹形弯曲的主体)形成的独立的衬底的截面图。图2C包括了根据实施方案的由半导电衬底(包括了具有凸形弯曲的主体)形成的独立衬底的截面图。图3包括示出精加工的独立衬底的主体的上表面的截面图。图4包括示出具有薄缓冲层的精加工的独立衬底的上表面的截面图。图5包括示出具有厚缓冲层的精加工的独立衬底的上表面的截面图。在不同附图中相同的附图标记本文档来自技高网...

【技术保护点】
衬底，包括：主体，其包括III‑V族材料并具有上表面；以及缓冲层，其包括III‑V族材料，并与所述主体的上表面邻接，其中，所述缓冲层具有在至少约0.01μm到不大于约1.3μm之间的范围内的平均厚度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.31 US 61/747,6931.衬底，包括：
主体，其包括III-V族材料并具有上表面；以及
缓冲层，其包括III-V族材料，并与所述主体的上表面邻接，其中，所述缓冲
层具有在至少约0.01μm到不大于约1.3μm之间的范围内的平均厚度。
2.根据权利要求1所述的衬底，其中，所述缓冲层具有在至少约0.1μm到不
大于约0.8μm之间的范围内的平均厚度。
3.根据权利要求1所述的衬底，其中，所述主体包括氮化镓。
4.根据权利要求1所述的衬底，其中，所述缓冲层包括氮化镓。
5.根据权利要求1所述的衬底，其中，所述衬底配置为提供用于多个光电子
器件形成的表面，所述多个光电子器件覆盖在所述缓冲层上，并且在约400nm到
约550nm之间的范围内的波长具有不大于约0.0641nm/cm2的归一化的光发射波
长标准偏差(nσ)。
6.衬底结构，包括；
衬底，其包括III-V族材料，并具有上表面；以及
多个光电子器件，各覆盖在所述衬底的上表面上，其中，在约400nm到约550
nm之间的范围内的波长，覆盖在所述衬底的上表面上的多个光电子器件具有不大
于约0.0641nm/cm2的归一化的光发射波长标准偏差(nσ)。
7.根据权利要求6所述的衬底结构，其中，nσ为对衬底的表面面积进行归一
化后的光发射波长标准偏差，所述衬底具有至少约2英寸(5.1cm)的直径。
8.根据权利要求7所述的衬底，其中，所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP·福里，B·博蒙，
申请(专利权)人：圣戈班晶体及检测公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR