專利名稱：固態(tài)半導體制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種固態(tài)半導體制作方法，尤其是一種固態(tài)發(fā)光半導體之磊晶方法。
背景技術：
常見的半導體裝置，大致上有發(fā)光二極管(Light EmittingDiode, LED)、激光二極管(Laser Diode, LD)等，所述發(fā)光二極管及激光二極管通常包括以磊晶基板以及一形成在該磊晶基板上的半導體元件。以基本的藍光或綠光發(fā)光二極管來講，其結構包括一藍寶石(sapphire)基板、一形成在該藍寶石基板上的緩沖層(buffer layer)、一形成在該緩沖層上的η型氮化鎵(η-type GaN)半導體層、一局部覆蓋該η型氮化鎵半導體層的有源層 (activelayer)、一形成在該有源層上的ρ型氮化鎵(p-type GaN)半導體層以及分別形成在η型氮化鎵半導體層、P型氮化鎵半導體層上的接觸電極層。影響發(fā)光二極管發(fā)光效率的因素主要有內(nèi)部量子效率(internal quantum efficiency)及外部(external)量子效率，其中，構成低內(nèi)部量子效率的主要原因，則是形成在有源層中的差排(dislocation)量。然而，藍寶石基板與氮化鎵兩者材料間存在較大的晶格差異(lattice mismatch)，因此在磊晶過程中同時構成了大量的貫穿式差排 (threading dislocation)0有鑒于此，有必要提供一種能夠降低差排密度的固態(tài)半導體制作方法。

發(fā)明內(nèi)容
以下將以實施例說明一種能夠降低差排密度的固態(tài)半導體制作方法。一種固態(tài)半導體制作方法，包括步驟(a)提供一基板；(b)在該基板上形成一緩沖層；(c)在該緩沖層上形成一第一磊晶層；(d)在該第一磊晶層上化學氣相沉積一具有粗化表面的第二磊晶層；(e)在該第二磊晶層的粗化表面上成長一固態(tài)半導體結構。相對于現(xiàn)有技術，所述固態(tài)半導體制作方法采用化學氣相沉積法成長具有粗化表面的第二磊晶層，從而該第二磊晶層成長過程中在有缺陷的地方會形成空缺而構成凹槽， 該凹槽可在后續(xù)半導體成長過程中明顯的降低差排密度，進而減少晶格缺陷。


圖1是本發(fā)明實施例提供的固態(tài)半導體制作方法流程圖。圖2是依本發(fā)明實施例提供的固態(tài)半導體制作方法制作的固態(tài)半導體結構示意圖。主要元件符號說明基板100緩沖層101第一磊晶層102第二磊晶層103
N型半導體層104半導體有源層105P型半導體層106凹槽10具體實施例方式請參見圖1，本發(fā)明實施例提供的固態(tài)半導體制作方法包括以下步驟。第一步，提供一基板100。請一并參見圖2，該基板100用作外延磊晶的襯底，適用于本發(fā)明實施例的基板材料有藍寶石、氮化鎵、氮化鋁、氮化鋁鎵、碳化硅或硅等。本實施例中，基板100采用藍寶石作為外延磊晶的襯底。第二步，在該基板100上形成緩沖層101。該緩沖層101形成于基板100的一個表面上，用于降低/消除基板100以及后續(xù)在緩沖層101上成長的第一磊晶層102之間的晶格不匹配度。該緩沖層101可為III-V族化合物半導體層，本實施例中，該緩沖層101為三族氮化合物半導體層。第三步，在該緩沖層101上形成第一磊晶層102。本實施例中，該第一磊晶層102 為三族氮化合物半導體層。第四步，在該第一磊晶層102上化學氣相沉積一具有粗化表面的第二磊晶層103。所述第二磊晶層103的材質(zhì)選自具有六方晶結構的材料，本實施例中，該第二磊晶層103為N型氮化鎵半導體層。本實施例中，采用有機金屬化學氣相沉積法 (Metal-organic ChemicalVapor Deposition,M0CVD)在 750 950 攝氏度(°C )的溫度條件下成長第二磊晶層103。較佳的，該第二磊晶層103在800 900攝氏度CC )的溫度條件下生長。所述粗化表面的形成是由于在第二磊晶層103的成長過程中，原子在上述溫度條件下的移動速度較慢，從而在有缺陷的地方會形成空缺而構成多個凹槽107，該凹槽107可在后續(xù)半導體層成長過程中起到明顯的降低差排作用，進而減少晶格缺陷。由于本實施例中第二磊晶層103采用的材料為氮化鎵，而氮化鎵為具有六方晶結構的半導體材料，因此本實施例中所述凹槽107為六棱錐狀凹槽。第五步，在該第二磊晶層103的粗化表面上成長一固態(tài)半導體結構。本實施例中，該固態(tài)半導體結構是指固態(tài)半導體發(fā)光結構，也即發(fā)光二極管結構， 其包括依次形成在第二磊晶層103的粗化表面上的N型半導體層、有源層以及P型半導體層。本實施例中采用三族氮化物半導體成長該固態(tài)半導體發(fā)光結構，其包括步驟在該第二磊晶層103的粗化表面上成長N型三族氮化物半導體層104 ；在該N型三族氮化物半導體層 104上成長三族氮化物半導體有源層105 ；在該三族氮化物半導體有源層105上成長P型三族氮化物半導體層106。本實施例提供的固態(tài)半導體制作方法，其采用化學氣相沉積法成長第二磊晶層 103，從而該第二磊晶層103成長過程中在有缺陷的地方會形成空缺而構成凹槽107，該凹槽107可在后續(xù)半導體成長過程中明顯的降低差排密度，進而減少晶格缺陷，使得后續(xù)在第二磊晶層103上成長的固態(tài)半導體發(fā)光結構具有更高的發(fā)光效率。另外，本領域技術人員還可于本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，以用于本發(fā)明的設計，只要其不偏離本發(fā)明的技術效果均可。這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應包含在本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種固態(tài)半導體制作方法，包括步驟(a)提供一基板；(b)在該基板上形成一緩沖層；(c)在該緩沖層上形成一第一磊晶層；(d)在該第一磊晶層上化學氣相沉積一具有粗化表面的第二磊晶層；(e)在該第二磊晶層的粗化表面上成長一固態(tài)半導體結構。
2.如權利要求1所述的固態(tài)半導體制作方法，其特征在于，所述步驟(d)是在750°C 950°C下通過化學氣相沉積法成長該第二磊晶層。
3.如權利要求2所述的固態(tài)半導體制作方法，其特征在于，所述步驟(d)是在800°C 900°C下通過化學氣相沉積法成長該第二磊晶層。
4.如權利要求2或3所述的固態(tài)半導體制作方法，其特征在于，所述化學氣相沉積法為有機金屬化學氣相沉積法。
5.如權利要求1所述的固態(tài)半導體制作方法，其特征在于，所述粗化表面包括形成在該第二磊晶層上的多個六棱錐狀凹槽。
6.如權利要求1所述的固態(tài)半導體制作方法，其特征在于，所述第二磊晶層材質(zhì)為具有六方晶結構的材料。
7.如權利要求6所述的固態(tài)半導體制作方法，其特征在于，所述第二磊晶層為氮化鎵半導體層。
8.如權利要求1所述的固態(tài)半導體制作方法，其特征在于，所述基板材料選自藍寶石、 氮化鎵、氮化鋁、氮化鋁鎵、碳化硅或硅中之一者。
9.如權利要求1所述的固態(tài)半導體制作方法，其特征在于，所述緩沖層為三族氮化合物半導體層。
10.如權利要求1所述的固態(tài)半導體制作方法，其特征在于，所述步驟(e)的固態(tài)半導體結構成長步驟包括在該第二磊晶層的粗化表面上成長N型三族氮化物半導體層；在該N型三族氮化物半導體層上成長三族氮化物半導體有源層；在該三族氮化物半導體有源層上成長P型三族氮化物半導體層。
全文摘要
一種固態(tài)半導體制作方法，包括步驟提供一基板；在該基板上形成一緩沖層；在該緩沖層上形成一第一磊晶層；在該第一磊晶層上化學氣相沉積一具有粗化表面的第二磊晶層；在該第二磊晶層的粗化表面上成長一固態(tài)半導體結構。該種固態(tài)半導體制作方法能夠降低磊晶差排密度，減少晶格缺陷。
文檔編號C23C16/34GK102456777SQ201010513029
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權日2010年10月21日
發(fā)明者凃博閔, 楊順貴, 黃世晟, 黃嘉宏 申請人:展晶科技(深圳)有限公司, 榮創(chuàng)能源科技股份有限公司