則由于MOCVD條件限制，無法通入氧元素調(diào)節(jié)氮化鋁層極性，且MOCVD法形成的氮化鋁層質(zhì)量較PVD法偏低，故現(xiàn)有技術(shù)中常采用PVD法形成氮化鋁層，且在沉積過程中通入適量氧元素，消除氮化鋁層帶隙的表面態(tài)，引入與氧相關(guān)的表面態(tài)，扭轉(zhuǎn)氮化鋁層的表面極性，使之與后續(xù)生長的外延層極性相匹配。
[0024]然而，雖然氧元素的并入扭轉(zhuǎn)了氮化鋁層的表面極性，但同時(shí)也增加了氮化鋁層與后續(xù)外延層之間的晶格差異，導(dǎo)致生長后續(xù)外延層存在較大的應(yīng)力，故本發(fā)明在沉積氮化鋁層210結(jié)束后再利用電漿對氮化鋁層210的表面進(jìn)行轟擊處理，其處理時(shí)間為5?200s。電楽材料選自氮?dú)?、氬氣、氦氣、氖氣的電離化粒子中的一種或多種組合，本實(shí)施例選用氮?dú)怆婋x粒子。由于電離粒子具有較高的勢能，其與氮化鋁層210表面的氧原子作用較易形成共價(jià)鍵，使氧原子逸出氮化鋁層210，形成氧含量低于I X 118 cm—3的改質(zhì)層220，其厚度為5埃?50埃。由于氧原子的逸出，改質(zhì)層220的晶格常數(shù)與后續(xù)氮化物外延層的晶格常數(shù)更為匹配，從而有益于后續(xù)外延層的生長。故本發(fā)明利用電漿轟擊處理氮化鋁層表面降低表面層氧元素含量，降低晶格差異，同時(shí)又利用沉積過程中通入氧元素減小氮化鋁層的極性，調(diào)節(jié)表面極性與晶格差異兩者之間的平衡，實(shí)現(xiàn)后續(xù)沉積外延層質(zhì)量的提升。
[0025]接著，將處理形成改質(zhì)層220的襯底轉(zhuǎn)入CVD腔室，并調(diào)節(jié)腔室溫度為400?900°C，通入金屬源、NH3、H2外延生長AlxGa1-XN層230(0 < x < I)，該層厚度為5?40nm，覆蓋于改質(zhì)層220表面。氮化鋁層210、改質(zhì)層220和緩沖層230共同組成發(fā)光二極管的底層，圖2顯示了生長AlxGal-xN緩沖層230后底層結(jié)構(gòu)示意圖。在此過程中，所述改質(zhì)層220通過降低氧元素含量，減小表面能態(tài)，增加與緩沖層230材料原子之間的成鍵幾率，且由于改質(zhì)層220中氮化鋁材料層與緩沖層230中AlxGal-xN材料層之間的晶格差異較小，減小生長過程中應(yīng)力的產(chǎn)生，從而改善發(fā)光二極管的翹曲，提升發(fā)光二極管晶體質(zhì)量。
[0026]此外，在上述方法中，改質(zhì)層220較氮化鋁層210僅是氧原子逸出，氮原子和鋁原子重組，在原子力顯微鏡觀察下，改質(zhì)層220表面形貌與氮化鋁層210處理前的表面形貌一致，因此保留了 PVD法沉積氮化鋁層提升MOCVD法生長外延層晶體質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。
[0027]同時(shí)，參看附圖3，本發(fā)明亦提出具有上述底層結(jié)構(gòu)200的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，從下至上包括:襯底100、底層結(jié)構(gòu)200、N型層300、發(fā)光層400和P型層500，其中，所述底層200包括氮化鋁層210、改質(zhì)層220和緩沖層230，所述改質(zhì)層220通過電漿轟擊氮化鋁層210表面降低氧元素含量形成，所述改質(zhì)層220通過減小與緩沖層230之間的晶格差異，減小發(fā)光二極管的底層應(yīng)力。
[0028]很明顯地，本發(fā)明的說明不應(yīng)理解為僅僅限制在上述實(shí)施例，而是包括利用本發(fā)明構(gòu)思的所有可能的實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.氮化物底層制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)提供一襯底，對所述襯底表面進(jìn)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(yīng)腔室中通入氧元素，消除氮化鋁層表面極性； 3)利用電漿對所述氮化鋁層表面進(jìn)行轟擊處理，降低氮化鋁層表面氧元素含量，形成改質(zhì)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(zhì)層表面沉積AlxGahN緩沖層(O5x5 1)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物底層制備方法，其特征在于:在步驟3)所述電漿處理過程中，氧元素與電漿物質(zhì)結(jié)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(yīng)力。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物底層制備方法，其特征在于:所述改質(zhì)層表面形貌與步驟2)所述氮化鋁層表面形貌一致。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物底層制備方法，其特征在于:所述步驟2)沉積的氮化鋁層中氧元素含量為I X 12q?9 X 1023cm—3。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物底層制備方法，其特征在于:步驟3)所述改質(zhì)層材料為氧元素含量小于I X 118 cm—3的氮化鋁。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物底層制備方法，其特征在于:所述電漿為氮?dú)?、氬氣、氦氣、氖氣其中一種或多種的電離化粒子。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物底層制備方法，其特征在于:所述電漿處理時(shí)間為5?200s ο8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物底層制備方法，其特征在于:所述改質(zhì)層厚度為5埃?50埃。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物底層制備方法，其特征在于:步驟2)所述氮化鋁層厚度為25埃?500埃。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物底層制備方法，其特征在于:所述緩沖層的厚度為5?40nmo11.氮化物底層，其特征在于:所述底層包括氮化鋁層、改質(zhì)層和緩沖層，所述改質(zhì)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(zhì)層通過減小與緩沖層之間的晶格差異，減小底層應(yīng)力。12.發(fā)光二極管，從下至上包括:襯底、底層結(jié)構(gòu)、N型層、發(fā)光層和P型層，其特征在于:所述底層包括氮化鋁層、改質(zhì)層和緩沖層，所述改質(zhì)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(zhì)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(yīng)力。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種氮化物底層、發(fā)光二極管及底層制備方法，采用物理氣相法沉積氮化鋁層：在沉積過程中于反應(yīng)腔室中通入氧元素，以形成含有氧元素的氮化鋁層；再利用物理性質(zhì)的電漿對所述氮化鋁層表面進(jìn)行處理，降低氮化鋁層表面氧元素含量，形成氮化鋁改質(zhì)層；其中，所述改質(zhì)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(zhì)層表面氧元素含量，減小其表面能態(tài)，增加與緩沖層之間的成鍵幾率，同時(shí)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(yīng)力。
【IPC分類】H01L33/12, H01L21/02
【公開號】CN105590839
【申請?zhí)枴緾N201610162997
【發(fā)明人】黃文賓, 徐志波, 林兓兓, 張家宏
【申請人】安徽三安光電有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2016年3月22日