氮化物底層、發(fā)光二極管及底層制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制備領域，具體為一種可以減小應力的氮化物底層、發(fā)光二極管及底層制備方法。
【背景技術】
[0002]物理氣相沉積法(PVD法)具有工藝過程簡單、對環(huán)境污染小、原材消耗少、成膜均勻致密、與基板的結合力強等特點，目前被越來越多地應用于半導體元件的制備中，通常較多地用于底層的制備，例如沉積氮化鋁層作為緩沖層，而在現有工藝中，為調節(jié)氮化鋁層表面極性，常在沉積過程中通入適量氧元素，以利于后續(xù)外延層的生長。然而，雖然氧元素可調節(jié)了氮化鋁層表面極性，但氧元素并入氮化鋁層后增加了氮化鋁層與后續(xù)外延層，例如AlGaN材料層之間的晶格差異，造成底層與外延層之間因晶格失配和熱失配產生的缺陷和應力的增加，降低了半導體元件的器件質量及其光輸出效率。

【發(fā)明內容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了氮化物底層及其制備方法，采用物理氣相法(PVD法)沉積氮化鋁層:在沉積過程中于反應腔室中通入氧元素，消除氮化鋁層的表面極性;再利用電漿對所述氮化鋁層表面進行轟擊處理，降低氮化鋁層表面氧元素含量，形成改質層;其中，所述改質層表面形貌與前述步驟中氮化鋁層表面形貌一致，通過降低改質層表面氧元素含量，減小其表面能態(tài)，增加氮化鋁與緩沖層材料之間的成鍵幾率，減小與緩沖層之間的晶格差異，降低發(fā)光二極管的底層應力。
[0004]本發(fā)明提供的技術方案為:氮化物底層制備方法，包括如下步驟:
1)提供一襯底，對所述襯底表面進行清潔處理；
2)在所述襯底的表面利用物理氣相法沉積氮化鋁層:在沉積過程中于反應腔室中通入氧元素，消除氮化鋁層的表面極性；
3)利用電漿對所述氮化鋁層表面進行轟擊處理，降低氮化鋁層表面氧元素含量，形成改質層，減小與后續(xù)沉積層之間的晶格差異；
4)利用MOCVD法于所述改質層表面沉積AlxGahN緩沖層(O5x5 1)。
[0005]優(yōu)選的，在步驟3)所述電漿處理過程中，氧元素與電漿物質結合后逸出，降低氮化鋁層的氧元素含量，減小表面能態(tài)，增加與緩沖層材料之間的成鍵率，減小底層應力。
[0006]優(yōu)選的，所述電楽為氮氣、氬氣、氦氣、氖氣其中一種或多種的電離化粒子。
[0007]優(yōu)選的，所述電漿處理時間為5?200s。
[0008]優(yōu)選的，所述改質層厚度為5埃?50埃。
[0009]優(yōu)選的，步驟2)所述氮化鋁層厚度為25埃?500埃。
[0010]優(yōu)選的，所述步驟2)沉積的氮化鋁層中氧元素含量為IX 1020~9 X 1023cnf3。
[0011]優(yōu)選的，步驟3)所述改質層中氧元素含量小于IX 118 cm—3。
[0012]優(yōu)選的，所述緩沖層的厚度為5?40nm。
[0013]本發(fā)明也提出一氮化物底層，包括氮化鋁層、改質層和緩沖層，所述改質層是通過物理性質的電漿轟擊氮化鋁層表面降低氧元素含量形成的，所述改質層通過減小與緩沖層之間的晶格差異，減小底層應力。
[0014]同時，本發(fā)明亦提出具有上述底層結構的發(fā)光二極管，從下至上包括:襯底、底層結構、N型層、發(fā)光層和P型層，其中，所述底層包括氮化鋁層、改質層和緩沖層，所述改質層是通過電漿轟擊氮化鋁層表面降低氧元素含量形成的，所述改質層通過減小與緩沖層之間的晶格差異，減小發(fā)光二極管的底層應力。
[0015]本發(fā)明至少具有以下有益效果:
本發(fā)明采用物理氣相法沉積氮化鋁層，并在沉積過程中于反應腔室中通入氧元素，以消除所述襯底表面極性造成的氮化鋁層表面極性;再利用電漿對所述氮化鋁層表面進行轟擊處理，氧元素在電漿處理過程中與電漿物質結合，逸出氮化鋁層，形成氧含量低于I X 118cm—3的改質層。所述改質層通過降低氧元素含量，減小其表面能態(tài)，增加與緩沖層之間的成鍵幾率；同時減小與緩沖層之間的晶格差異，降低發(fā)光二極管的底層應力，改善發(fā)光二極管翹曲異常。因為改質層表面形貌與前述步驟中氮化鋁層表面形貌一致，依然具有致密的晶體結構，從而提升后續(xù)沉積的外延層晶體質量，提升發(fā)光二極管質量，改善發(fā)光效率。
【附圖說明】
[0016]附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的限制。此外，附圖數據是描述概要，不是按比例繪制。
[0017]圖1為本發(fā)明實施例之氮化物底層制備方法流程圖。
[0018]圖2為本發(fā)明實施例之氮化物底層結構示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明實施例之具有本發(fā)明底層結構的發(fā)光二極管結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]以下將結合附圖及實施例來詳細說明本發(fā)明的實施方式，借此對本發(fā)明如何應用技術手段來解決技術問題，并達成技術效果的實現過程能充分理解并據以實施。需要說明的是，只要不構成沖突，本發(fā)明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結合，所形成的技術方案均在本發(fā)明的保護范圍之內。
[0021]實施例1
參看圖1?2，對于本發(fā)明實施的氮化物底層、發(fā)光二極管及底層制備方法，下面進行詳細說明。
[0022]首先，提供襯底100，襯底100的選取包括但不限于藍寶石、氮化鋁、氮化鎵、硅、碳化硅，其表面結構可為平面結構或圖案化結構。在本實施例中，采用藍寶石圖案化襯底。
[0023]接著，將襯底100置入PVD腔室并對襯底表面進行清潔處理，調節(jié)腔室溫度為20?200°C或200?1100°C，壓力為2?lOmtorr，利用PVD法沉積厚度為25?500埃的氮化鋁層210，在沉積過程中通入氧氣，使沉積的氮化鋁層210中含有濃度為I X 102()?9X 1023cm—3的氧元素。由于三族氮化物半導體的自然結晶型是六角纖鋅礦結構(Wurtzite)結構，在生長的過程中晶格變化會產生兩種極化現象(一種是自發(fā)極化，另一種是壓電極化)，而利用PVD法沉積的氮化鋁膜層為多晶結構，其極化現象較MOCVD法形成的單層晶體氮化鋁膜層更明顯，造成的極性也更為突出。但如果用MOCVD法形成氮化鋁層，