专利名称：于基材上制造缓冲层的方法
技术领域：
本发明涉及一种于基材(Substrate)上制造缓冲层(Buffer layer)的方法，并 且特别地本发明涉及在例如晶体方向为(0001)的蓝宝石(Sapphire)基材、晶体 方向为(lll)的硅基材、晶体方向为(0001)的6H-SiC、 4H-SiC基材或玻璃基材 等基材上形成作为缓冲层的氧化锌(ZnO)层的制造方法。
背景技术：
将缓冲层介入基材与活化层(Active layer)(或微米、纳米组件)之间，例如， 在蓝宝石基材与氮化镓层之间介入缓冲层，为已知技艺。因此，缓冲层能降 低活化层与基材之间的晶格不匹配(Lattice mismatch)、活化层的缺陷密度 (Defect density)以及活化层与基材之间热膨胀系数(Thermal expansion coefficient)的差异。
随着作为缓冲层的各种材料的开发，氧化锌(ZnO)己被广泛应用。以氧 化锌层作为缓冲层，已由SEM量测证实可有效地减少表面的缺陷。特别地， 对氧化锌层进行退火(Annealing)处理，也已被证实可提升晶体的结晶质量。
关于在基材上形成作为缓冲层的氧化锌层的方法，现己有射频交流溅射 法(RF sputtering)、分子束外延(MBE)以及脉冲激光蒸镀法(PLD)…等方法。 相关现有技术可参考美国专利第6,664,565号专利。
然而，通过对现有技术的了解，其所形成的氧化锌层的性质(例如，表面 型态)仍有提升的空间。此外，若干现有技术也增添了方法上的复杂程度。由 此，即可清楚地看出当下仍需一种可以改进氧化锌层的性质的制造方法。
发明内容
本发明的范畴在于提供一种于基材上制造缓冲层的方法。特别地，根据 本发明的方法在例如，晶体方向为(0001)的蓝宝石基材、晶体方向为(lll)的 硅基材、晶体方向为(0001)的6H-SiC、 4H-SiC基材或玻璃基材上形成氧化锌 层。
根据本发明的较佳具体实施例于基材上制造缓冲层的制造方法，首先，
交替地供应DEZn(diethylzinc， Zn(C2H5)2)前驱物(Precursors)与H20前驱物或 03前驱物。接着，该制造方法在等于或低于40(TC的工作温度下，进行原子 层沉积(Atomic layer deposition),进而于该基材上形成氧化锌层。该氧化锌层 即作为缓冲层。
根据本发明的较佳具体实施例的制造方法，进一步在范围从400'C至 120(TC中的一个温度下对该ZnO层进行退火(Annealing)。
关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图得到进 一步的了解。
图1A及图1B截面视图用以描述根据本发明的一较佳具体实施例的氧化 锌层制造方法。
主要组件符号说明 10:基材12:缓冲层
具体实施例方式
本发明旨在提供一种于基材上制造缓冲层的方法。特别地，于该缓冲层 制造过程中可更精准地控制缓冲层生成的厚度、减少缺陷密度以及降低沉积
温度。请参见图1A及图1B所示，该图为截面视图用以描述根据本发明的一 较佳具体实施例的制造方法。以下将对根据本发明的俱佳具体实施例的制造 方法作详细阐述。
首先，如图1A所示，根据本发明的较佳具体实施例的制造方法，将制 备好的基材10置入用于进行原子层沉积的反应槽(Reaction chamber)内。
在一个具体实施例中，该基材10可以是晶体方向为(0001)的蓝宝石基 材、晶体方向为(lll)的硅基材、晶体方向为(0001)的6H-SiC、 4H-SiC基材或
玻璃基材。
接着，根据本发明的较佳的具体实施例的制造方法，交替地向该反应槽
内提供DEZn前驱物与H20前驱物或03前驱物，其中DEZn即为Zn的来源， 1120或03即为0的来源。接着，在等于或低于40(TC的工作温度(S卩，该基 材10的保持温度)下，在该反应槽内进行原子层沉积，进而于该基材10上形 成氧化锌(ZnO)层12，如图1A所示。该氧化锌层12即作为该缓冲层。
于一具体实施例中，在一个原子层沉积的周期内的反应步骤可分成四个
部分
1. 利用载送气体将H20分子导入反应腔体，H20分子在进入腔体 后会吸附于基材表面，在基材表面形成单一层OH基，其通气时间为O.l 秒。
2. 通入载送气体将多余未吸附于基材的H20分子抽走，其吹气 时间为5秒。
3. 利用载送气体将DEZn分子导入反应腔体中，与原本吸附在基 材表面的单一层OH基，在基材上反应形成单一层的ZnO，副产物为有 机分子，其通气时间为0.1秒。
4. 通入载送气体，带走多余的DEZn分子以及反应产生的有机分 子副产物，其吹气时间为5秒。
其中载送气体可以采用高纯度的氩气或氮气。以上四个步骤称为一个原 子层沉积的周期， 一个原子层沉积的周期可以在基材的全部表面上成长单一 原子层厚度的薄膜，此特性称为『自限成膜』(self-limiting),此特性使得原 子层沉积在控制薄膜厚度上，精准度可达一个原子层。利用控制原子层沉积 的周期次数即可精准地控制氧化锌缓冲层的厚度。
于一具体实施例中，该工作温度设定范围可从室温至400°C。该工作温 度的较佳范围介于150度至200度之间。
于一具体实施例中，该ZnO层12的较佳厚度范围介于20 nm至500 nm。
随后，为了进一步降低缺陷密度、提升表面形态，根据本发明的俱佳具 体实施例的制造方法，可对已披覆在该基材10上的缓冲层12进行退火处理。 于一较佳具体实施例中，退火过程中的温度控制在400。C至120(TC之间，炉 氛(Atmosphere)则是通入氮气或氧气。
不同于现有技术，本发明所揭露的氧化锌层的制造方法，有以下优点 (l)可由原子等级控制材料形成；(2)可更精准地控制缓冲层生成的厚度；(3)
可大面积生产；(4)有优异的均匀度(Uniformity); (5)有优异的三维包覆性 (Conformality); (6)无小孔洞；(7)缺陷密度小；以及(8)沉积温度低。
明显地，不同于现有技术，本发明所揭露的氧化锌层的制造方法，其于 该缓冲层制造过程中可更精准地控制缓冲层生成的厚度、减少缺陷密度以及 降低沉积温度。显见地，以本发明所揭露的制造方法所形成的氧化锌层，将 有助于连续形成活化层(或微米、纳米组件)的良品率及性质。
藉由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与 精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。 相反地，其目的是希望能涵盖本发明所欲申请的专利范围的范畴内的各种改 变及等效替换。
权利要求
1.一种于基材上制造缓冲层的方法，该方法包含下列步骤交替地提供DEZn前驱物和H2O前驱物或O3前驱物；以及在等于或低于400℃的工作温度下，进行原子层沉积，进而于该基材上形成氧化锌(ZnO)层，该ZnO层就是缓冲层。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中该工作温度范围是室温至400℃。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中该基材选自由晶体方向为(0001) 的蓝宝石基材、晶体方向为(lll)的硅基材、晶体方向为(0001)的6H-SiC、 4H-SiC基材以及玻璃基材组成的组中之一。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中ZnO层的厚度为20nm至500nm。
5. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包含下列步骤 在400℃至1200℃的温度下对该ZnO层进行退火。
全文摘要
本发明提供一种于基材上制造缓冲层的方法。特别地，根据本发明的方法，在例如晶体方向为(0001)的蓝宝石基材、晶体方向为(111)的硅基材、晶体方向为(0001)的6H-SiC、4H-SiC基材或玻璃基材上形成一氧化锌(ZnO)层，该ZnO层即作为该缓冲层。
文档编号H01L21/02GK101170068SQ20061015077
公开日2008年4月30日 申请日期2006年10月26日 优先权日2006年10月26日
发明者何雅兰, 徐文庆, 陈敏璋 申请人:中美矽晶制品股份有限公司;陈敏璋