專利名稱：氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，特別是于氮化鎵系半導(dǎo) 體層與氧化鋅系半導(dǎo)體層之間加入一過渡層，藉由此方法以提升氮化鎵系半導(dǎo)體層的結(jié)晶 品質(zhì)。背景技術(shù)：
現(xiàn)今發(fā)光組件中，氮化鎵系化合物半導(dǎo)體材料是非常重要的寬能隙材料，其可應(yīng) 用于綠光、藍(lán)光到紫外光的發(fā)光組件。但是，形成塊材的氮化鎵化合物半導(dǎo)體一直技術(shù)上是 無法克服的瓶頸，因而無法大量地制造大尺寸的基板及有效地降低制造成本。然而，利用藍(lán) 寶石或者碳化硅做為基板以磊晶成長氮化鎵系層于基板之上的技術(shù)雖然已普遍且商用化， 但由于藍(lán)寶石及碳化硅基板與氮化鎵之間存在晶格不匹配的問題，因此所制得的氮化鎵系 層仍存在相當(dāng)高的缺陷密度，特別是應(yīng)用于發(fā)光組件時，將導(dǎo)致發(fā)光效率與電子遷移速度 無法提升，故此技術(shù)具有其缺點。根據(jù)習(xí)知的技術(shù)，為了解決上述氮化鎵系層制造方法所存在高缺陷密度的缺點， 美國專利第6252261號揭示利用橫向磊晶法(ELOG)來降低氮化鎵層缺陷密度，此種方法系 先利用光罩微影及蝕刻的制程于藍(lán)寶石基板之上形成具有圖案化的二氧化硅層，接著再控 制有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法(MOCVD)選擇性磊晶成膜(Selectively Epitaxy)的復(fù)雜機(jī) 制，如此而達(dá)到有效降低缺陷密度至lX107cm-2以下，但此種方式成長厚度必須達(dá)IOym 以上，因此導(dǎo)致生產(chǎn)成本相對較高，故仍具有其缺點。又，美國專利第7125736號曾揭示一種直接于藍(lán)寶石基板之上形成凹凸圖案化 (patterned sapphire substrate)再配合橫向磊晶技術(shù)，此專利所揭示的技術(shù)雖然可藉由 降低成長厚度即可有效降低缺陷密度至lX108cm-2以下，但缺點在于凹凸圖案化的均勻 性及密度不易控制，導(dǎo)致生產(chǎn)良率控管困難。又，美國專利第5173751號曾揭示一種氮化鎵系發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)，其系于氧化 鋅基板之上形成晶格匹配的氮化鋁銦鎵層或磷化氮鋁鎵層的結(jié)構(gòu)。由于氧化鋅與氮化鎵均 屬六方晶系的纖維鋅礦(wurtzite)結(jié)構(gòu)，其晶格常數(shù)分別為氧化鋅(a=3. 25A;c=5. 2A)及氮化鎵(a=3. 187A;c=5. 188A),故適當(dāng)?shù)丶尤肓?、銦及鋁成份所形成的化合物，調(diào)變其晶格常數(shù)與氧化鋅相匹配，可以降低晶格不匹配所造成的缺陷密度。因此，以氧化鋅做為形成氮化鎵 系層的基板具有降低缺陷密度的優(yōu)點。再者，依據(jù)論文 T. Detchprohm et al. (AppliedPhysics Letters vol. 61(1992) p. 2688)所揭示，于藍(lán)寶石基板之上先行形成一氧化鋅層做為緩沖層，接續(xù)以氣相磊晶法 (HVPE)于氧化鋅緩沖層之上成長一氮化鎵層，所得的氮化鎵層于室溫下量測其特性，可得 到背景濃度9x1015 ^1016cm-3及遷移率420 520cm2V-lS_l的高品質(zhì)薄膜層。又， 依據(jù)論文 P. Chen etal. (Journal of CrystalGrowth vol. 225(2001)p. 150)所揭示，于硅 基板之上先行以三甲基鋁反應(yīng)前驅(qū)物(TMA1 precursor)形成一鋁層做為沾濕層(wetting layer)，接續(xù)通入氨氣以氮化該沾濕層，接著磊晶成長一氮化鋁緩沖層，之后，于此氮化鋁緩沖層之上再接續(xù)磊晶成長一氮化鎵層，所得的氮化鎵層于室溫下量測其特性，可得到背 景濃度約1. 3xl017cm-3及遷移率約210cm2V-lS-l的薄膜層。又，美國專利第7001791號曾揭示一種于硅基板上磊晶成長氮化鎵系層的方法， 其系先于硅基板上形成一氧化鋅層做為緩沖層，接續(xù)步驟系于成長溫度低于600°C以下磊 晶成長一氮化鎵系層，再于成長溫度高于600°C以上磊晶成長一氮化鎵系層。該專利并揭示 另一種方法，其系于成長溫度低于600°C以下的磊晶成長步驟之前先于氧化鋅層緩沖層之 上以三乙基鎵(TEG)做表面處理再通入氨氣與其反應(yīng)，接續(xù)成長一氮化鎵系層。# #， 1 M it JC R. Paszkiewicz et al. (Journal ofCrystal Growth vol.310(2008)p. 4891)所揭示，于硅基板之上先行形成一氧化鋅層做為緩沖層，接著形成 漸變溫度成長的氮化鎵及氮化鋁多層結(jié)構(gòu)，之后，于1000°C以上的高溫下接續(xù)磊晶成長一 氮化鎵層于此漸變溫度的多層結(jié)構(gòu)之上，如此可得到厚度大于2 μ m且無任何龜裂的高品 質(zhì)氮化鎵厚膜層。綜合上述的習(xí)知技術(shù)所揭露的特點，為了提升氮化鎵層的結(jié)晶品質(zhì)，仍須 將磊晶成長溫度維持于1000°C以上，但以氧化鋅為基板或緩沖層時，如何防止氧化鋅表面 原子層穩(wěn)定，將有助于獲得高品質(zhì)的氮化鎵層。因此，根據(jù)本發(fā)明人基于多年從事于發(fā)光二極管相關(guān)產(chǎn)品的研究及開發(fā)經(jīng)驗，乃 思及改良的意念，經(jīng)多方研究設(shè)計、專題探討，終于研究出一種增進(jìn)氮化鎵系結(jié)晶品質(zhì)的方 法，可應(yīng)用于提升氮化鎵系發(fā)光二極管的發(fā)光效率，故極具產(chǎn)業(yè)的利用價值。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的，在于提供一種氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，特別是一 種于氧化鋅系半導(dǎo)體層之上，經(jīng)由多次交迭形成沾濕層及氮化此沾濕層的方法而形成一過 渡層，藉以提升接續(xù)成長的氮化鎵系半導(dǎo)體層的結(jié)晶品質(zhì)。本發(fā)明的另一目的，在于提供一種氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，特別是一 種于氧化鋅系半導(dǎo)體層之上，于第一溫度之下形成一沾濕層，再于第二溫度之下進(jìn)行氮化 此沾濕層，如此交迭多次而形成一過渡層的方法，藉以提升接續(xù)成長的氮化鎵系半導(dǎo)體層 的結(jié)晶品質(zhì)。其中，第二溫度包含不小于第一溫度。本發(fā)明的又一目的，在于提供一種氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，特別是一 種于氧化鋅系半導(dǎo)體層之上，于第一溫度之下形成第一過渡層，于第二溫度之下形成第二 過渡層，藉以提升接續(xù)成長的氮化鎵系半導(dǎo)體層的結(jié)晶品質(zhì)。其中，形成第二過渡層的溫度 包含不小于形成第一過渡層的溫度。本發(fā)明的又一目的，在于提供一種氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，特別是一 種于氧化鋅系半導(dǎo)體層之上多次交迭形成不同沾濕層及氮化此沾濕層而形成一過渡層的 方法，藉以提升接續(xù)成長的氮化鎵系半導(dǎo)體層的結(jié)晶品質(zhì)。本發(fā)明的再一目的，在于提供一種氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，特別是一 種于氧化鋅系半導(dǎo)體層之上，經(jīng)由沾濕層及氮化此沾濕層的步驟以形成一過渡層的方法， 此方法既具有保護(hù)氧化鋅系半導(dǎo)體表面層的功能又可當(dāng)做緩沖層，藉以提升接續(xù)成長的氮 化鎵系半導(dǎo)體層的結(jié)晶品質(zhì)。四

第1圖系為本發(fā)明的制造方法的流程圖；第2圖系為本發(fā)明的另一制造方法的流程圖；第3圖系為第一較佳實施例結(jié)構(gòu)的示意圖；第4圖系為第二較佳實施例結(jié)構(gòu)示意圖；第5圖系為第三較佳實施例結(jié)構(gòu)示意圖；第6圖系為第四較佳實施例結(jié)構(gòu)示意圖；第7圖系為第五較佳實施例結(jié)構(gòu)示意圖；第8圖系為第六較佳實施例結(jié)構(gòu)示意圖；第9圖系為本發(fā)明的第一較佳實施例的XRD量測頻譜圖；第10圖系為本發(fā)明的第一較佳實施例的截面TEM圖；第11圖系為本發(fā)明的一具有氧化鋅系半導(dǎo)體層的發(fā)光二極管應(yīng)用實施例的結(jié)構(gòu) 圖標(biāo)；第12圖系為本發(fā)明的一發(fā)光二極管應(yīng)用實施例的電機(jī)發(fā)光頻譜圖。主要組件符號說明10 基板；12、101 氧化鋅系半導(dǎo)體層；14、102:過渡層；16:氮化鎵系半導(dǎo)體層；24,34,44,54 第一過渡層；26,36,46 第二過渡層；100 藍(lán)寶石基板；103 無摻雜氮化鎵半導(dǎo)體層；104 =N型摻雜氮化鎵歐姆接觸層；105 氮化銦鎵多重量子井結(jié)構(gòu)發(fā)光層；106 =P型摻雜氮化鋁鎵披覆層；107 =P型摻雜氮化鎵歐姆接觸層；120 凹凸圖案化的氧化鋅系半導(dǎo)體層；S11-S14 步驟流程圖；S21-S24 步驟流程圖。五具體實施例方式為達(dá)成上述目的及功效，本發(fā)明所采用的技術(shù)手段及其構(gòu)造，現(xiàn)繪圖就本發(fā)明的 特征與功能詳加說明如下，以利完全了解。請參閱第1圖，其系為本發(fā)明之一制造方法的流程圖。其主要步驟系包含有步驟Sl 1，提供一氧化鋅系半導(dǎo)體層；步驟S12，形成一沾濕層于此氧化鋅系半導(dǎo)體層之上；步驟S13，氮化此沾濕層以形成一過渡層；步驟S14，形成一氮化鎵系半導(dǎo)體層于此過渡層之上。6
其中，步驟Sll系更進(jìn)一步包含形成氧化鋅系半導(dǎo)體層于不同基板上的步驟。而 接續(xù)更進(jìn)一步包含重復(fù)步驟S12及S13以形成沾濕層及氮化此沾濕層多次交迭的結(jié)構(gòu)。又， 步驟S14更進(jìn)一步包含多段不同磊晶條件以形成此氮化鎵系半導(dǎo)體層。請參閱第2圖，其系為本發(fā)明的另一制造方法的流程圖。其主要步驟系包含有步驟S21，提供一氧化鋅系半導(dǎo)體層；步驟S22，形成一第一沾濕層于此氧化鋅系半導(dǎo)體層之上及氮化此第一沾濕層，以 形成第一過渡層；步驟S23，形成一第二沾濕層于此第一過渡層之上及氮化此第二沾濕層，以形成第二過渡層；步驟S24，形成一氮化鎵系半導(dǎo)體層于此第二過渡層之上。其中，步驟S21系更進(jìn)一步包含形成氧化鋅系半導(dǎo)體層于不同基板上的步驟。而 接續(xù)更進(jìn)一步包含重復(fù)步驟S22及S23以形成第一過渡層及第二過渡層多次交迭的結(jié)構(gòu)。 又，步驟S14更進(jìn)一步包含多段不同磊晶條件以形成此氮化鎵系半導(dǎo)體層。為使貴審查委員對本發(fā)明所采用的步驟技術(shù)手段及其構(gòu)造有更進(jìn)一步了解，僅佐 以較佳的實施例配合上述流程圖說明其方法及結(jié)構(gòu)。請參閱第3圖，其系為本發(fā)明的第一較佳實施例結(jié)構(gòu)的圖標(biāo)。如圖所示，其主要 結(jié)構(gòu)系包含一基板10、一氧化鋅系半導(dǎo)體層12、一過渡層14以及一氮化鎵系半導(dǎo)體層16。 其中，基板10系選自藍(lán)寶石、碳化硅、氧化鎂、氧化鎵、氧化鋰鎵、氧化鋰鋁、尖晶石、硅、鍺、 砷化鎵、磷化鎵、玻璃或二硼化鋯，其中，氧化鋅系半導(dǎo)體層12系以原子層磊晶法、化學(xué)氣 相磊晶法、分子束磊晶法、脈沖雷射沉積法或射頻濺鍍法形成于基板10之上，其厚度約 IOnm 500nm。而過渡層14的形成方法如以下所述請參考第1圖的流程。步驟S12系將 具有氧化鋅系半導(dǎo)體層12的基板10置入有機(jī)金屬化學(xué)氣相磊晶反應(yīng)腔內(nèi)并通入氮氣，接 續(xù)，將反應(yīng)腔溫度升至550°C后穩(wěn)定約5分鐘，接著通入三甲基鋁反應(yīng)前驅(qū)物約15秒于氧 化鋅系半導(dǎo)體層12之上形成沾濕層，接續(xù)步驟S13，關(guān)閉三甲基鋁反應(yīng)前驅(qū)物，并將反應(yīng)腔 的溫度升至850°C后穩(wěn)定約1分鐘，再通入氨氣約30秒進(jìn)行氮化沾濕層的步驟。接續(xù)，關(guān) 閉氨氣并將反應(yīng)腔的溫度降至550°C后穩(wěn)定約1分鐘，再依序重復(fù)步驟S12及步驟S13達(dá) 30次而形成的。上述，步驟S12的反應(yīng)前驅(qū)物亦可為三甲基鎵、三甲基銦、三乙基鋁、三乙基 鎵或三乙基銦。而步驟S13的反應(yīng)前驅(qū)物亦可為二甲基聯(lián)胺或第三丁基聯(lián)胺。而氮化鎵系 半導(dǎo)體層16系由BAlInGaNP或BAlInGaNAs所組成，步驟S14的磊晶成長條件系于溫度介 于850 1050°C之間，同時通入三甲基X(X代表周期表中V族材料)、氨氣及磷化氫等反應(yīng) 前驅(qū)物而形成厚度介于1 4μπι的氮化鎵系半導(dǎo)體層，而此步驟與習(xí)知技術(shù)相似，另一相 似技術(shù)方法是將此步驟進(jìn)一步分為兩步驟，其系分別于850 950°C下形成1 2 μ m，及于 950 1050°C下形成1 2 μ m的氮化鎵系半導(dǎo)體層。請參閱第4圖，其系為本發(fā)明的第二較佳實施例結(jié)構(gòu)的圖標(biāo)。如圖所示，其主要 結(jié)構(gòu)系包含一基板10、一氧化鋅系半導(dǎo)體層12、一第一過渡層24、一第二過渡層沈以及一 氮化鎵系半導(dǎo)體層16。其中，基板10、氧化鋅系半導(dǎo)體層12以及氮化鎵系半導(dǎo)體層16系 選自與上一實施例相同，而且形成過渡層的反應(yīng)前驅(qū)物亦選自上一實施例所揭示的其中之 一，第二過渡層沈的形成溫度小于第一過渡層M，其過渡層形成方法如以下所述步驟S21 系將具有氧化鋅系半導(dǎo)體層12的基板10置入有機(jī)金屬化學(xué)氣相磊晶反應(yīng)腔內(nèi)并通入氮氣，接續(xù)步驟S22，將反應(yīng)腔溫度升至550°C后穩(wěn)定約5分鐘，接著通入三甲基鋁反應(yīng)前驅(qū)物 約15秒于氧化鋅系半導(dǎo)體層12之上形成沾濕層，接著，關(guān)閉三甲基鋁反應(yīng)前驅(qū)物，再通入 二甲基聯(lián)胺約30秒進(jìn)行氮化沾濕層的步驟，接續(xù)，再依序重復(fù)15次而形成第一過渡層24， 而步驟S23系將反應(yīng)腔溫度升至850°C后穩(wěn)定約5分鐘，接著通入三甲基鋁反應(yīng)前驅(qū)物約 15秒于氧化鋅系半導(dǎo)體層12之上形成沾濕層，接著，關(guān)閉三甲基鋁反應(yīng)前驅(qū)物，再通入二 甲基聯(lián)胺約30秒進(jìn)行氮化沾濕層的步驟，接續(xù)，再依序重復(fù)15次而形成第二過渡層26。請參閱第5圖，其系為本發(fā)明的第三較佳實施例結(jié)構(gòu)的圖標(biāo)。如圖所示，其主要 結(jié)構(gòu)系包含一基板10、一氧化鋅系半導(dǎo)體層12、一第一過渡層34、一第二過渡層36以及一 氮化鎵系半導(dǎo)體層16。其中，基板10、氧化鋅系半導(dǎo)體層12以及氮化鎵系半導(dǎo)體層16系 選自與第一實施例相同，而且形成過渡層的反應(yīng)前驅(qū)物亦選自第一實施例所揭示的其中之 一，第一過渡層34的形成方法同第二實施例的步驟S22，而第二過渡層36的形成方法系接 續(xù)完成第一過渡層34之后，維持在至850°C相同的反應(yīng)腔條件，接著通入三甲基鎵反應(yīng)前 驅(qū)物約15秒于第一過渡層34之上形成沾濕層，接著，關(guān)閉三甲基鎵反應(yīng)前驅(qū)物，再通入二 甲基聯(lián)胺約30秒進(jìn)行氮化沾濕層的步驟，接續(xù)，再依序重復(fù)15次而形成第二過渡層36。請參閱第6圖，其系為本發(fā)明的第四較佳實施例結(jié)構(gòu)的圖標(biāo)。如圖所示，其主要結(jié) 構(gòu)系包含一基板10、一氧化鋅系半導(dǎo)體層12、一第一過渡層44、一第二過渡層46以及一氮 化鎵系半導(dǎo)體層16。其中，基板10、氧化鋅系半導(dǎo)體層12以及氮化鎵系半導(dǎo)體層16系選 自與第一實施例相同，而且形成過渡層的反應(yīng)前驅(qū)物亦選自第一較佳實施例所揭示的其中 之一，第一過渡層44及第二過渡層46的形成方法雷同于上述第二較佳實施例，唯獨將步驟 S23的反應(yīng)前驅(qū)物改為三甲基鎵以形成第二過渡層46。請參閱第7圖，其系為本發(fā)明的第五較佳實施例結(jié)構(gòu)的圖標(biāo)。如圖所示，其主要結(jié) 構(gòu)系包含一具凹凸圖案化的基板10、一氧化鋅系半導(dǎo)體層層12、一第一過渡層54以及一氮化 鎵系半導(dǎo)體層16。其中，氧化鋅系半導(dǎo)體層12及氮化鎵系半導(dǎo)體層16系選自與第一實施例相 同，而且形成過渡層的反應(yīng)前驅(qū)物亦選自第一實施例所揭示的其中之一，第一過渡層M的形成 方法雷同于上述第二較佳實施例。而第一過渡層M之后更進(jìn)一步可以包含另一第二過渡層， 而第二過渡層的形成方法雷同于上述第二到第四較佳實施例的第二過渡層26、36及46。請參閱第8圖，其系為本發(fā)明的第六較佳實施例結(jié)構(gòu)的圖標(biāo)。如圖所示，其主要結(jié) 構(gòu)系包含一基板10、一具凹凸圖案化的氧化鋅系半導(dǎo)體層120、一第一過渡層M以及一氮 化鎵系半導(dǎo)體層16。其中，基板10及氮化鎵系半導(dǎo)體層16系選自與第一實施例相同，而且 形成過渡層的反應(yīng)前驅(qū)物亦選自第一實施例所揭示的其中之一，第一過渡層財?shù)男纬煞?法雷同于上述第二較佳實施例。而第一過渡層M之后更進(jìn)一步可以包含另一第二過渡層， 而第二過渡層的形成方法雷同于上述第二到第四較佳實施例的第二過渡層沈、36及46。請參閱第9圖，其系為本發(fā)明的第一較佳實施例的RXRD量測頻譜圖。請參閱第10圖，其系為本發(fā)明的第一較佳實施例的截面TEM圖。請參閱第11圖，其系為本發(fā)明的一具有氧化鋅系半導(dǎo)體層的發(fā)光二極管應(yīng)用實 施例的結(jié)構(gòu)圖標(biāo)。其結(jié)構(gòu)系包含一藍(lán)寶石基板100、一氧化鋅系半導(dǎo)體層101、一過渡層 102、一無摻雜氮化鎵半導(dǎo)體層103、一 N型摻雜氮化鎵歐姆接觸層104，一氮化銦鎵多重量 子井結(jié)構(gòu)發(fā)光層105、一 P型摻雜氮化鋁鎵披覆層106以及一 P型摻雜氮化鎵歐姆接觸層 107。以上結(jié)構(gòu)的形成方法如下所述首先，以原子層磊晶方法形成一厚度為ISOnm的氧化鋅系半導(dǎo)體層101于藍(lán)寶石基板100之上，接著，將含有氧化鋅系半導(dǎo)體層101的藍(lán)寶 石基板100放置于有機(jī)金屬化學(xué)氣相磊晶的反應(yīng)腔中，依第二較佳實施例的第一及第二過 渡層形成方法而形成過渡層102，接著，于反應(yīng)腔溫度850°C的條件下，同時通入反應(yīng)前驅(qū) 物氨氣及三甲基鎵以形成厚度為1 μ m的無摻雜氮化鎵半導(dǎo)體層，接著，將反應(yīng)腔溫度升至 9800C的條件下再形成厚度為1 μ m的無摻雜氮化鎵半導(dǎo)體層，如此而完成無摻雜氮化鎵半 導(dǎo)體半導(dǎo)體層103。接著，將反應(yīng)腔溫度升至1030°C的條件下，并通入硅烷摻雜反應(yīng)前驅(qū) 物，而形成厚度為3 μ m的摻雜氮化鎵歐姆接觸層104。接著，關(guān)閉反應(yīng)前驅(qū)物，只保持氨氣 及氮氣于反應(yīng)腔中，將反應(yīng)腔溫度降至800°C，通入三甲基鎵及氨氣反應(yīng)前驅(qū)物而形成厚度 為12.5μπι的氮化鎵位障層。接著，維持相同條件，同時通入三甲基銦及三甲基鎵及氨氣反 應(yīng)前驅(qū)物而形成厚度為2. 5 μ m的氮化銦鎵量子井，如此重復(fù)多次而形成多重量子井結(jié)構(gòu) 的發(fā)光層105，于完成發(fā)光層105之后，關(guān)閉反應(yīng)前驅(qū)物只保持氨氣及氮氣于反應(yīng)腔中，而 將溫度升至980°C的條件下將氮氣切換為氫氣，待溫度及流量穩(wěn)定后，通入雙環(huán)戊二烯鎂、 三甲基鋁及三甲基鎵反應(yīng)前驅(qū)物以形成厚度為35nm的P型摻雜氮化鋁鎵披覆層106。最 后，關(guān)閉三甲基鋁接續(xù)形成厚度為0. 25 μ m的P型摻雜氮化鎵歐姆接觸層107。以上所述， 即完成具有氧化鋅單晶層的發(fā)光二極管應(yīng)用實施例的磊晶結(jié)構(gòu)，后續(xù)，再經(jīng)由習(xí)知所謂的 橫向電極的晶粒制程即可完成氮化鎵系發(fā)光組件。請參閱第12圖，其系為本發(fā)明的一發(fā)光 二極管應(yīng)用實施例的電機(jī)發(fā)光頻譜圖。 以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇，而對其 進(jìn)行的等效修改或變更，均應(yīng)包含于后附的申請專利范圍中。
權(quán)利要求
1.一種氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其步驟包含 提供一氧化鋅系半導(dǎo)體層；形成一沾濕層于該氧化鋅系半導(dǎo)體層之上； 氮化該沾濕層；重復(fù)多次形成該沾濕層及氮化該沾濕層的步驟以形成一過渡層； 形成一氮化鎵系半導(dǎo)體層于該過渡層之上。
2.如申請專利范圍第1項所述的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其中，形成該沾濕層系包含使用三甲基鋁、三甲基鎵、三甲基銦、三乙基鋁、三乙基鎵或三乙基銦反應(yīng)前驅(qū) 物。
3.如申請專利范圍第1項所述的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其中，系包含使 用氨氣、二甲基聯(lián)胺或第三丁基聯(lián)胺反應(yīng)前驅(qū)物氮化該沾濕層。
4.如申請專利范圍第1項所述的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其中，形成該過 渡層的溫度不大于900°C。
5.如申請專利范圍第1項所述的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其中，形成該氮 化鎵系半導(dǎo)體層的最佳溫度范圍介于850 1050°C。
6.如申請專利范圍第1項所述的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其中，該氧化鋅 系半導(dǎo)體層系為形成于不同塊材基板之上。
7.如申請專利范圍第6項所述的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其中，該不同塊 材基板系包含藍(lán)寶石、碳化硅、氧化鎂、氧化鎵、氧化鋰鎵、氧化鋰鋁、尖晶石、硅、鍺、砷化 鎵、磷化鎵、玻璃或二硼化鋯。
8.如申請專利范圍第6項所述的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其中，該塊材基 板更包含具凹凸圖案化的表面。
9.如申請專利范圍第1項所述的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其中，該氧化鋅 系半導(dǎo)體層系為一氧化鋅單晶塊材基板。
10.如申請專利范圍第1項所述的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其中，形成該過 渡層的方法，更包含于第一溫度下，形成一沾濕層于該氧化鋅系半導(dǎo)體層之上，于第二溫度 下，氮化該沾濕層。
11.如申請專利范圍第10項所述的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其中，第二溫度不小于第一溫度。
12.如申請專利范圍第1項所述的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其中，該氧化鋅 系半導(dǎo)體層更包含具有凹凸圖案化的表面。
13.一種氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其步驟包含 提供一氧化鋅系半導(dǎo)體層；形成一第一過渡層于該氧化鋅系半導(dǎo)體層之上； 形成一第二過渡層于該第一過渡層之上；以及 形成一氮化鎵系半導(dǎo)體層于該第二過渡層之上。
14.如申請專利范圍第13項所述的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其中，形成該 第一過渡層的方法，更包含重復(fù)多次形成一第一沾濕層及氮化該第一沾濕層的步驟。
15.如申請專利范圍第13項所述的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其中，形成該第二過渡層的方法，更包含重復(fù)多次形成一第二沾濕層及氮化該第二沾濕層的步驟。
16.如申請專利范圍第13項所述的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其中，形成該 第二過渡層的溫度不小于形成該第一過渡層的溫度。
17.如申請專利范圍第14項所述的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其中，系包含 使用三甲基鋁、三甲基鎵、三甲基銦、三乙基鋁、三乙基鎵或三乙基銦反應(yīng)前驅(qū)物，以形成該 第一沾濕層。
18.如申請專利范圍第15項所述的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其中，系包含 使用三甲基鋁、三甲基鎵、三甲基銦、三乙基鋁、三乙基鎵或三乙基銦反應(yīng)前驅(qū)物，以形成該第二沾濕層。
19.如申請專利范圍第13項所述的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其中，系包含 使用氨氣、二甲基聯(lián)胺或第三丁基聯(lián)胺反應(yīng)前驅(qū)物形成該第一過渡層以及該第二過渡層的 氮化沾濕層的步驟。
20.如申請專利范圍第13項所述的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其中，該氧化 鋅系半導(dǎo)體層更包含具有凹凸圖案化的表面。
21.如申請專利范圍第13項所述的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其中，提供的 氧化鋅系半導(dǎo)體層系形成于一具凹凸圖案化的塊材基板之上。
22.—種氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其步驟包含提供一藍(lán)寶石基板；形成一氧化鋅系半導(dǎo)體層于該藍(lán)寶石基板之上；形成一過渡層于該氧化鋅系半導(dǎo)體層之上；形成一無摻雜的氮化鎵系半導(dǎo)體層于該過渡層之上；形成一 N型摻雜的氮化鎵系歐姆接觸層于該無摻雜的氮化鎵系半導(dǎo)體層之上；形成一氮化銦鎵多重量子井結(jié)構(gòu)發(fā)光層于該N型摻雜的氮化鎵系歐姆接觸層之上；形成一 P型摻雜的氮化鋁鎵披覆層于該氮化銦鎵多重量子井結(jié)構(gòu)發(fā)光層之上；形成一 P型摻雜的氮化鎵系歐姆接觸層于該P型摻雜的氮化鋁鎵披覆層之上。
23.如申請專利范圍第22項所述的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其中，形成該 過渡層的方法更包含使用三甲基鋁、三甲基鎵、三甲基銦、三乙基鋁、三乙基鎵或三乙基銦 反應(yīng)前驅(qū)物于該氧化鋅系半導(dǎo)體層之上，以形成一沾濕層步驟。
24.如申請專利范圍第23項所述的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，其中，形成該 過渡層的方法更包含于使用氨氣、二甲基聯(lián)胺或第三丁基聯(lián)胺反應(yīng)前驅(qū)物于該沾濕層之 上，以形成氮化該沾濕層之步驟。
全文摘要
本發(fā)明系提供一種氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的制造方法，特別是在氧化鋅系半導(dǎo)體層之上，經(jīng)由沾濕層及氮化此沾濕層的步驟以形成過渡層的方法，此方法不僅具有保護(hù)氧化鋅系半導(dǎo)體層表面的功能，而過渡層亦做為后續(xù)氮化鎵系半導(dǎo)體層磊晶成長的緩沖層，故可以有效地提升氮化鎵系半導(dǎo)體層的結(jié)晶品質(zhì)。
文檔編號H01L33/20GK102054907SQ200910174420
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者何思樺, 余晟輔, 徐文慶, 林瑞明, 陳敏璋 申請人:昆山中辰矽晶有限公司