r>[0199]如图18所示，第一绝缘层335a形成在通过孔H暴露的区的上表面上和第二导电类型氮化物半导体层334上，其中将要形成电极的区被暴露出来，并且第一电极336a和第二电极337a可形成为分别连接至第一导电类型氮化物半导体层322和第二导电类型氮化物半导体层334。第一绝缘层335a可由诸如S12S SiN ,之类的绝缘材料形成。第二连接电极337b额外形成在第二电极337a上以完成第二电极结构337。
[0200]接着，如图19所示，可形成第二绝缘层335b以覆盖第二电极结构337并暴露第一电极336a。可通过在器件的整个上表面上沉积绝缘材料和选择性地去除绝缘材料以仅暴露出第一电极336a来获得第二绝缘层335b。第二绝缘层335b可由诸如S12S SiNx之类的绝缘材料形成。第二绝缘层335b可使第二连接电极337b与将在稍后形成的第一电极结构336电绝缘，并且与第一绝缘层335a —起提供器件的钝化层335。
[0201]然后，如图20所示，连接至第一电极336a的第一连接电极336b可形成在器件的上表面上，因此提供第一电极结构336。第一连接电极336b可通过孔H电连接至第一电极336a。在当前示例性实施例中，第一电极结构336可被布置在与硅基底301相对的表面中。
[0202]接着，如图21和图22所示，可执行结合永久基底341的处理和去除硅基底301的处理。
[0203]如图21所示，永久基底341可设置在第一连接电极336b上。永久基底341可为导电基底，在这种情况下，永久基底341可提供用于将第一电极结构336连接至外部电路的结构。永久基底341可通过晶圆结合工艺或通过利用结合金属层结合至发光层合物。在另一示例中，导电永久基底可利用电镀工艺形成在发光层合物的表面上。
[0204]然后，如图22所示，可去除硅基底301。可通过利用激光器的基底分离工艺、化学蚀刻工艺或机械磨削工艺执行去除硅基底301的处理。在该处理中，缓冲层和应力补偿层也可被一起去除。如当前示例性实施例中所示，凹进和突出图案P可根据需要形成在所得表面上。在去除缓冲层和应力补偿层的处理中，可利用诸如反应离子蚀刻(RIE)之类的干蚀刻或湿蚀刻形成凹进和突出图案P。另外，可将发光层合物划分为器件单元，并且额外钝化层343可形成在发光层合物的暴露的横向表面上。另外，可部分暴露第二连接电极结构337以形成结合电极338，因此提供期望的氮化物半导体发光器件。
[0205]上述制造氮化物半导体器件的方法可广泛和有利地应用于用于肖特基二极管、激光器二极管、场效应晶体管或各种功率器件的制造方法，以及应用于如以上参照图16至图22所述的制造氮化物发光器件的方法。
[0206]如上所述，根据本发明构思的示例性实施例，可通过降低氢在氮源气体中的体积分数来降低生长温度，同时保持晶体质量。因此，可抑制由基底与氮化物单晶体之间的热膨胀系数差异导致的变形。另外，可明显减小由于发生弯曲(曲率增大)导致的薄膜厚度的变化。具体地说，由于薄膜(具体地说，有源层)可实现为在氮化物半导体发光器件中具有均匀厚度，因此可在整个区域中均匀地实现诸如发射波长之类的期望特性。另外，可显著减轻作为当生长氮化物晶体时硅基底的问题之一的回熔现象。
[0207]虽然以上示出和描述了示例性实施例，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离由所附权利要求限定的本发明构思的精神和范围的情况下，可作出修改和变型。
【主权项】
1.一种生长III族氮化物半导体的方法，包括以下步骤: 将含硅的基底保持在950°C至1040°C的温度；以及 通过将金属源气体与氢的体积分数在20%至40%范围内的氮源气体同时提供至具有所述基底的反应室的内部，同时将所述基底保持在所述温度，来生长III族氮化物半导体。2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤: 在所述含硅的基底的表面上形成缓冲层；并且 其中，执行所述将金属源气体和氮源气体同时提供并同时将所述基底保持在所述温度的步骤，以在所述缓冲层上形成III族氮化物晶体。3.根据权利要求2所述的方法，其中形成所述缓冲层的步骤包括以下步骤: 在所述基底上形成AlN成核层；以及 在所述AlN成核层上形成晶格缓冲层。4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述缓冲层上形成III族氮化物晶体的步骤包括以下步骤: 在所述晶格缓冲层上形成晶格常数大于所述晶格缓冲层的晶格常数的第一氮化物半导体层； 在所述第一氮化物半导体层上形成中间层，该中间层包括晶格常数小于所述第一氮化物半导体层的晶格常数的氮化物晶体；以及 在所述中间层上形成第二氮化物半导体层，该第二氮化物半导体层与所述第一氮化物半导体层具有相同的组成，并且 其中，在形成所述第一氮化物半导体层的步骤、形成所述中间层的步骤和形成所述第二氮化物半导体层的步骤中，将所述基底保持在950°C至1040°C的温度，并且在氢的体积分数在20%至40%的范围内的情况下提供所述氮源气体。5.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤: 作为形成所述III族氮化物晶体的一部分，在所述缓冲层上形成应力补偿层；以及 通过执行以下步骤在所述应力补偿层上形成发光结构: 在所述应力补偿层上形成第一导电类型氮化物半导体层； 在所述第一导电类型氮化物半导体层上形成有源层；以及 在所述有源层上形成第二导电类型氮化物半导体层， 其中，在形成所述应力补偿层的步骤和在所述应力补偿层上形成所述第一导电类型氮化物半导体层的步骤中，将所述基底保持在950°C至1040°c的温度，并且在氢的体积分数在20%至40%的范围内的情况下提供所述氮源气体。6.根据权利要求5所述的方法，还包括以下步骤: 通过将所述第二导电类型氮化物半导体层结合至永久基底来将所述发光结构安装在所述永久基底上；以及 去除所述含硅的基底、所述缓冲层和所述应力补偿层，以暴露出所述发光结构的所述第一导电类型氮化物半导体层。7.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤: 作为形成所述III族氮化物晶体的一部分，在所述缓冲层上形成应力补偿层；以及 通过执行以下步骤以在所述应力补偿层上形成发光结构: 在所述应力补偿层上形成第一导电类型氮化物半导体层； 在所述第一导电类型氮化物半导体层上形成具有多个坑凹进的坑形成层； 在所述坑形成层上形成超晶格层，以将所述坑凹进保持在所述超晶格层中； 在所述超晶格层上形成有源层，以将所述坑凹进保持在所述有源层中；以及 在所述有源层上形成第二导电类型氮化物半导体层，以填充所述有源层中的所述坑凹进， 其中，在形成所述应力补偿层的步骤和在所述应力补偿层上形成所述第一导电类型氮化物半导体层的步骤中，将所述基底保持在950°C至1040°C的温度，并且在氢的体积分数在20%至40%的范围内的情况下提供所述氮源气体。8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述有源层上形成所述第二导电类型氮化物半导体层的同时，将所述基底保持在1000 0C或更高的温度。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氮源气体包括氢气以及包括氨气和氮气中的至少一种，并且 其中，所述金属源气体包括有机金属源气体和载体气体。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述有机金属源气体包括三甲基铝、三甲基镓、三乙基镓和三甲基铟中的至少一种，并且所述载体气体包括氩、氮、氢、氦、氖、氙和它们的组合中的至少一种。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述氮源气体的氢的体积分数在20%至35%的范围内，并且 其中，将所述基底保持在970°C至1035°C的温度。12.—种生长III族氮化物半导体的方法，包括以下步骤: 将含硅的基底保持在950°C至1040°C的温度；以及 通过将金属源气体和包括以20000SCCm至70000SCCm的流率提供的氢的氮源气体同时提供至具有所述基底的反应室的内部，同时将所述基底保持在所述温度，来生长III族氮化物半导体。13.根据权利要求12所述的方法，其中，以20000SCCm至70000SCCm的流率提供氢以将氢在所述氮源气体中的体积分数保持在20%至40%的范围内。14.根据权利要求12所述的方法，还包括以下步骤: 在所述含硅的基底的表面上形成缓冲层； 在所述缓冲层上形成应力补偿层；以及 在所述应力补偿层上形成第一导电类型氮化物半导体层， 其中，在将所述基底保持在950 °C至1040 °C的温度的同时以及在提供其中以20000sccm至70000sccm的流率提供氢的所述氮源气体的同时，形成所述应力补偿层和所述第一导电类型半导体层。15.根据权利要求14所述的方法，还包括以下步骤: 在所述第一导电类型氮化物半导体层上形成有源层；以及 在所述有源层上形成第二导电类型氮化物半导体层， 其中所述第一导电类型氮化物半导体层、所述有源层和所述第二导电类型氮化物半导体层在所述应力补偿层上形成发光结构。16.一种在基底上形成氮化物晶体的方法，包括以下步骤: 在含硅的基底的表面上形成包括成核层和晶格缓冲层的缓冲层；以及 在所述晶格缓冲层上形成氮化物晶体，形成所述氮化物晶体的步骤包括在所述晶格缓冲层上按次序形成第一氮化物半导体层、中间层和第二氮化物半导体层， 其中形成所述氮化物晶体的步骤包括针对形成所述氮化物晶体的步骤的至少一部分提供包括以20000sccm至70000sccm的流率提供的氢的氮源气体。17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一氮化物半导体层的晶格常数大于其上形成有所述第一氮化物半导体层的所述晶格缓冲层的晶格常数，并且其中所述中间层的晶格常数小于所述第一氮化物半导体层的晶格常数。18.根据权利要求16所述的方法，其中，形成所述氮化物晶体的步骤包括在提供包括流率为20000sccm至70000sccm的氢的所述氮源气体的同时，将所述基底保持在950°C至1040 °C的温度。19.根据权利要求16所述的方法，还包括以下步骤: 通过执行以下步骤在所述第二氮化物半导体层上形成发光结构: 在所述第二氮化物半导体层上形成第一导电类型氮化物半导体层； 在所述第一导电类型氮化物半导体层上形成有源层；以及 在所述有源层上形成第二导电类型氮化物半导体层， 其中，在形成所述氮化物晶体的步骤和形成所述第一导电类型氮化物半导体层的步骤中，提供包括以20000sccm至70000sccm的流率提供的氢的所述氮源气体。20.一种在基底上形成氮化物晶体的方法，包括以下步骤: 将含硅的基底保持在950°C至1040°C的温度；以及 在将所述基底保持在所述温度的同时，在所述基底上形成具有平均尺寸为400 μπι或更小的回熔缺陷的氮化物晶体。21.根据权利要求20所述的方法，其中，将所述氮化物晶体形成为具有不超过1%的回熔缺陷，该回熔缺陷的直径为400 μπι或更大。22.根据权利要求20所述的方法，其中，通过将金属源气体和氮源气体同时提供至具有所述基底的反应室的内部，从而在所述基底上形成所述氮化物晶体，其中所述氮源气体的氢的体积分数在20 %至40 %的范围内。23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述氮源气体包括氢气以及包括氨气和氮气中的至少一种，并且 其中，所述金属源气体包括III族金属源气体和载体气体。24.根据权利要求20所述的方法，其中，通过将金属源气体和氮源气体同时提供至具有所述基底的反应室的内部，从而在所述基底上形成所述氮化物晶体，其中所述氮源气体的流率为 20000sccm 至 70000sccm。25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述氮源气体包括氢气以及包括氨气和氮气中的至少一种，并且 其中，所述金属源气体包括载体气体以及三甲基铝、三甲基镓、三乙基镓和三甲基铟中的至少一种。
【专利摘要】本发明提供了生长氮化物单晶体的方法和制造氮化物半导体器件的方法。一种生长III族氮化物晶体的方法包括以下步骤：在硅基底上形成缓冲层以及在缓冲层上生长III族氮化物晶体。通过其中提供III族金属源和氮源气体的金属有机化学气相沉积(MOCVD)来执行生长III族氮化物晶体的方法。氮源气体包括氢(H2)以及包括氨(NH3)和氮(N2)中的至少一种。可在其中氢在氮源气体中的体积分数的范围为20％至40％并且硅基底的温度范围为950℃至1040℃的条件下执行生长III族氮化物晶体的操作的至少一部分阶段。
【IPC分类】H01L21/02, H01L33/00
【公开号】CN105023829
【申请号】CN201510202044
【发明人】威廉·索拉里, 金敏浩, 李宪昊
【申请人】三星电子株式会社
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年4月24日
【公告号】DE102015102592A1, US20150311380