发明名称 氮化物磊晶层制作方法及其结构
摘要 本发明系关于一种氮化物磊晶层制作方法及其结构,且透过其制程而形成之结构包括:一基板,系作为基材者;至少一第一中介层,系于该基材上堆叠氮化铝铟镓(A11-x-yGaxInyN)材质所形成;至少一第二中介层,系于该第一中介层上堆氮化矽(SixNy)或氮化镁(MgxNy)材质所形成;以及一氮化物磊晶层,系于最顶层之第一中介层或第二中介层上堆叠氮化物材质所形成。其中,第二中介层形成后续磊晶层进行磊晶成长之遮罩,使得后续磊晶层之晶格缺陷数目足以减少,进而改善磊晶层之品质。
申请公布号 TWI249778 申请公布日期 2006.02.21
申请号 TW093122551 申请日期 2004.07.28
申请人 璨圆光电股份有限公司 发明人 温子稷;如钦;游正璋;武良文;简奉任
分类号 H01L21/22 主分类号 H01L21/22
代理机构 代理人 洪尧顺 台北市内湖区行爱路176号3楼
主权项 1.一种氮化物磊晶层结构,其包括: 一基板,系作为基材者; 一第一中介层,系于该基材上堆叠适当厚度的氮化 铝铟镓(Al1-x-yGax InyN)材质所形成,其x≧0,y≧0,1≧x+y ≧0; 一第二中介层,系于该第一缓冲层上堆叠适当厚度 的氮化矽(SixNy)材质所形成;以及 一氮化物磊晶层,系于该第二缓冲层上堆叠氮化物 材质所形成; 其中,该第二中介层系用以在该第一中介层表面形 成群聚(cluster)的遮罩(mask),使得后续成长之氮化物 磊晶层会自裸露之第一中介层向上延伸,并侧向发 展至该第二中介层上方。 2.如申请专利范围第1项所述之氮化物磊晶层结构, 其中,增设数层第一中介层以及数层第二中介层, 且各层第一中介层以及各层第二中介层系依序重 复堆叠,而形成多层第一中介层以及第二中介层之 交互堆叠周期性结构,使得其最顶端形成一第二中 介层,并于此第二中介层上形成该氮化物磊晶层。 3.如申请专利范围第1项所述之氮化物磊晶层结构, 其中,该第二中介层可以系更替为氮化镁(MgxNy)材 质所形成。 4.如申请专利范围第1项所述之氮化物磊晶层结构, 其中,该第一中介层之厚度为5~10埃。 5.如申请专利范围第1项所述之氮化物磊晶层结构, 其中,该第二中介层之厚度为5~100埃。 6.一种氮化物磊晶层制作方法,其步骤包括: (a)透过磊晶技术,使用适当的成长温度,于该基板 上形成材质为氮化铝铟镓(Al1-x-yGaxInyN),其≧0,y≧0, 1≧x+y≧0,且适当厚度的第一中介层; (b)透过磊晶技术,使用适当的成长温度,于该第一 中介层上形成材质为氮化矽(SixNy),且适当厚度的 第二中介层; (c)透过磊晶技术,使用适当的成长温度,于该第二 中介层上形成材质为氮化物磊晶层; 其中,该第二中介层会于该第一中介层表面形成群 聚(cluster)的遮罩(mask),使得后续成长之氮化物磊晶 层会自裸露的前一层第一缓冲层向上成长,并侧向 发展至该第二缓冲层上方,使得该第二中介层之后 成长的氮化物磊晶层可获得较少的缺陷密度。 7.如申请专利范围第6项所述氮化物磊晶层制作方 法,其中,于第二中介层形成后,再增加一步骤,其系 透过磊晶技术,使用适当的成长温度,于该第二中 介层上形成材质为氮化铝铟镓(Al1-x-yGaxInyN),且适 当厚度的另一第一中介层,接着于顶端之第一中介 层再形成另一第二中介层,并依序重复此二步骤, 而交错形成该第一中介层以及第二中介层,使得最 顶层系一第二中介层;最后再于顶层之第二中介层 上进行氮化物磊晶层的成长。 8.如申请专利范围第6项所述氮化物磊晶层制作方 法,其中,该第一中介层之成长温度为200~1000℃。 9.如申请专利范围第6项所述氮化物磊晶层制作方 法,其中,该第二中介层之成长温度为200~1000℃。 10.如申请专利范围第6项所述氮化物磊晶层制作方 法,其中,该氮化物磊晶层之成长温度为700~1100℃。 11.如申请专利范围第6项所述氮化物磊晶层制作方 法,其中,该第二中介层可以系更替为氮化镁(MgxNy) 材质所形成。 12.如申请专利范围第6项所述氮化物磊晶层制作方 法,其中,该第一中介层系形成厚度为5~10埃。 13.如申请专利范围第6项所述氧化物磊晶层制作方 法,其中,该第二中介层形成厚度为5~100埃。 14.一种氮化物磊晶层结构,其包括: 一基板,系作为基材者; 一第一中介层,系于该基材上堆叠适当厚度的氮化 铝铟镓(Al1-x-yGax InyN)材质所形成,其x≧0,y≧0,1≧x+y ≧0; 至少一第二中介层,系于该第一中介层上堆叠适当 厚度的氮化矽(SixNy)材质所形成; 另一第一中介层,系以于该第二中介层上堆叠适当 厚度的氮化铝铟镓材质所形成;以及 一氮化物磊晶层,系于顶层之第一中介层上堆叠氮 化物材质所形成; 其中,该第二中介层系用以在该第一中介层表面形 成群聚(cluster)的遮罩(mask),使得后续成长之另一第 一中介层会自裸露的前一层第一中介层向上延伸, 并侧向发展至该第二中介层上方。 15.如申请专利范围第14项所述之氮化物磊晶层结 构,其中,增设数层第一中介层以及数层第二中介 层,且各层第一中介层以及各层第二中介层系依序 重复堆叠,而形成多层第一中介层以及第二中介层 之交互堆叠周期性结构,使得其最顶端形成一第一 中介层,并于此第一中介层上形成该氮化物磊晶层 。 16.如申请专利范围第14项所述之氮化物磊晶层结 构,其中,该第二中介层可以系更替为氮化镁(MgxNy) 材质所形成。 17.如申请专利范围第14项所述之氮化物磊晶层结 构,其中,该第一中介层之厚度为5~10埃。 18.如申请专利范围第14项所述之氮化物磊晶层结 构,其中,该第二中介层之厚度为5~100埃。 19.一种氮化物磊晶层制作方法,其步骤包括: (a)透过磊晶技术,使用适当的成长温度,于该基板 上形成材质为氮化铝铟镓(Al1-x-yGaxInyN),其x≧0,y≧0 ,1≧x+y≧0,且适当厚度的第一中介层; (b)透过磊晶技术,使用适当的成长温度,于该第一 中介层上形成材质为氮化矽(SixNy),且适当厚度的 之第二中介层; (c)透过磊晶技术,使用适当的成长温度,于前一步 骤形成之第二中介层上,再形成材质为氮化铝铟镓 (Al1-x-yGaxInyN),且适当厚度的另一第一中介层; (d)透过磊晶技术,使用适当的成长温度,于前一步 骤形成之第一中介层上,再形成材质为氮化物磊晶 层; 其中,该第二中介层会于该第一中介层表面形成群 聚(cluster)的遮罩(mask),使得后续成长之另一第一中 介层会自裸露的前一层第一中介层向上成长,并侧 向发展至该第二中介层上方,使得该第二中介层之 后成长的第一中介层之氮化铝铟镓的缺陷密度可 会得改善,且接续顶层之第一中介层成长的氮化物 磊晶层会获得而获得较少的缺陷密度。 20.如申请专利范围第19项所述氮化物磊晶层制作 方法,其中,于最顶层之第一中介层形成后,再依序 交错重叠形成该第二中介层以及第一中介层,使得 最顶层系一第一中介层;最后再于顶层之第一中介 层上进行氮化物磊晶层的成长。 21.如申请专利范围第19项所述氮化物磊晶层制作 方法,其中,该第一中介层之成长温度为200~1000℃。 22.如申请专利范围第19项所述氮化物磊晶层制作 方法,其中,该第二中介层之成长温度为200~1000℃。 23.如申请专利范围第19项所述氮化物磊晶层制作 方法,其中,该氮化物磊晶层之成长温度为700~1100℃ 。 24.如申请专利范围第19项所述氮化物磊晶层制作 方法,其中,该第二中介层可以系更替为氮化镁( MgxNy)材质所形成。 25.如申请专利范围第19项所述氮化物磊晶层制作 方法,其中,该第一中介层系形成厚度为5~10埃。 26.如申请专利范围第19项所述氮化物磊晶层制作 方法,其中,该第二中介层形成厚度为5~100埃。 图式简单说明: 第一图所显示为本发明之氮化物磊晶层第一种较 佳实施例的断面示意图。 第二图所显示为第一图之氮化物磊晶层的具体实 施步骤流程图。 第三图所显示为本发明之氮化物磊晶层第二种较 佳实施例的断面示意图。 第四图所显示为本发明之氮化物磊晶层第三种较 佳实施例的断面示意图。 第五图所显示为第四图之氮化物磊晶层的具体实 施步骤流程图。 第六图所显示为本发明之氮化物磊晶层第四种较 佳实施例的断面示意图。
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