低，此归因于纳米级的嘉晶结构尺寸有助于降低失配晶格累积的应变能(Strain Energy),降低缺陷的产生机率。纳米级图案化工序，都已验证于蓝宝石(Sapphire)基板上可有效降低GaN磊晶层的差排缺陷密度。考虑到大尺寸晶圆上应用的均匀性与再现性，本发明将借由软模NIL图案化技术已成功于GaAs基板上实现InAs量子点的均匀沉积与控位。而此将进一步应用NIL技术，辅以干式蚀刻，于异质基板上，如S1、蓝宝石等，进行纳米级图案化，从而利用非平面基板来控制、沉积II1-N的磊晶结构，抑制差排缺陷密度向上延伸，预期将可获得低缺陷密度。
[0035]为使本发明更易于了解及实施，请参见以下实施例说明。
【附图说明】
[0036]图1为软性纳米压印转印于任意基板上；
[0037]图2为转印后的纳米洞和纳米柱；
[0038]图3、图4为转印纳米洞后的磊晶成长氮化镓品质量测结果，其中图4是以KOH蚀刻观察缺陷密度。
【具体实施方式】
[0039]以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
[0040]软性纳米压印模组反印于任意基板上，请先参考图1的(a)-(f)先在硅母片的纳米流程，先在基板(或磊晶片)上沉积氮化硅(或二氧化硅)，随后旋转涂布紫外光固化光阻(UV-curable photoresist);再将纳米模具压印于光阻之上。基板(或嘉晶片)和纳米模具一同暴露于紫外光下进行光阻固化，(图1的(a));待纳米光阻固化之后再移除纳米模具，(图1的(b))。此时,再以反应式尚子蚀刻机的氧等尚子(02plasma)将图案底部光阻残余层蚀刻至氮化硅(图1的(C))，以将图形完整的转印到纳米光阻层，而后使用三氟甲烷等离子蚀刻氮化硅，使基板层暴露出纳米图形(图1的(d))，再使用干或湿蚀刻将图形转移至基板(图1的(e))，最后，使用氢氟酸移除氮化硅(图1的(f))，即完成纳米图案的转印。软性纳米压印技术在研究上分别有三种应用:一为在磊晶片上制作出量子结构晶格，二则是利用软性纳米压印技术在蓝宝石基板、氮化镓或硅基板(111)上制作出周期性排列的纳米孔洞；并配合分子束磊晶成长低缺陷的氮化镓磊晶层，最后则是利用软性纳米压印技术在镀上钛薄膜的基板上制作出纳米孔洞如图2的(a)所示，并搭配分子束磊晶成长可控制成长区域的量子点(Site-controlled quantum dot)或纳米柱图2的(b)。
[0041]接着，成功制作出软性纳米压印反转任何基板上，利用分子束磊晶(MBE)，基板温度780°C与II1-V比约1:1成长氮化镓材料的条件，可由光致发光仪器与蚀刻(KOH)后原子力显微镜(Atomic Force Microscope, AFM)仪器观察缺陷密度，由图3和图4的(a)-(b)得知纳米压印技术应用于低缺陷磊晶成长可以降低缺陷密度由18下降至107cm_2。
【主权项】
1.一种氮化镓磊晶生长方法，包含以下步骤: (1)提供半导体积层或异质基板； (2)形成位于该半导体积层或该异质基板上的平台，以起到软性纳米压印的作用； (3)在该半导体积层或该异质基板上形成纳米柱或纳米洞；以及 (4)在该半导体积层或该异质基板上形成异质磊晶区域； 其中，步骤(3)中的该纳米柱与该纳米洞的形成又包含: (i)利用预定周期的该软性纳米压印于该半导体积层或该异质基板上； (ii)对该半导体积层或该异质基板上执行一次干式蚀刻，以转印纳米图案；以及 (iii)进行剥离工序，使该纳米图案以形成该纳米柱或该纳米洞于该半导体积层或该异质基板上。2.如权利要求1的方法，其中，该半导体积层或该异质基板包含上层区块与下层区块，该下层区块为该平台并紧邻该半导体积层或该异质基板上表面；以及，该上层区块与该半导体积层或该异质基板为一体成型且连续性衔接成该纳米柱或该纳米洞的图案化层。3.如权利要求2的方法，其中，该上层区块是由该软性纳米压印于纳米光阻层后，并移除该半导体积层或该异质基板；以及，该纳米光阻层则是由氧等离子蚀刻成该纳米柱或纳米洞。4.一种氮化镓磊晶生长方法，包含: 提供基板； 形成位于该基板上以作为软性纳米压印的平台； 形成纳米柱或纳米洞于该基板上；以及 形成异质磊晶区域于该基板上； 其中，该基板包含上层区块与下层区块；该下层区块紧邻该基板的上表面，该下层区块为软性纳米压印的该平台；以及，该上层区块一体成型且连续性衔接该基板以形成纳米级纳米柱或纳米洞的图案化层。5.如权利要求4的方法，其中，该基板为半导体积层或异质基板。6.如权利要求5的方法，其中，该平台是将PECVD或热蒸镀沉积以获得介电层与氧化物层，再将软性纳米压印于纳米光阻层；以及，利用氧等离子蚀刻该纳米光阻层成该纳米柱或纳米洞。7.如权利要求6的方法，其中，上层区块是由该介电层或该氧化物层被移除，再干式蚀刻除去该介电层或该氧化物层以形成该纳米柱或纳米洞。8.如权利要求7的方法，其中，上层区块是由其间的该纳米柱或纳米洞，在干式或湿式蚀刻除去部分该基板而转印该纳米柱或纳米洞于该基板。9.一种氮化镓磊晶生长的方法，其包括: 提供半导体积层或异质基板； 该半导体积层或异质基板构成接触氮化镓材料的介面； 软性纳米平台压印于该半导体积层或该异质基板；以及 转印的纳米柱或纳米洞，再以分子束磊晶生长氮化镓材料转印的纳米柱或纳米洞于半导体积层或异质基板。10.如权利要求9的方法，其中，利用干式或湿式蚀刻除去部份该半导体积层或该异质基板，以获得的深度约为200nm的氮化镓层于该半导体积层或该异质基板。
【专利摘要】本发明提供一种氮化镓磊晶生长方法，其包含：提供半导体积层或异质基板；形成位于该半导体积层或该异质基板上的平台；在该半导体积层或该异质基板上形成纳米柱或纳米洞；以及在该半导体积层或该异质基板上形成异质磊晶区域。采用纳米等级的图案化工序，氮化镓磊晶层的差排缺陷密度可进一步降低。纳米级图案化工序，都已验证于蓝宝石基板上可有效降低GaN磊晶层的差排缺陷密度。本发明将借软模NIL图案化已于GaAs基板上实现InAs量子点的均匀沉积与控位。将应用NIL，辅以干式蚀刻，于异质基板上，进行纳米级图案化，从而利用非平面基板来控制、沉积III-N的磊晶结构，抑制差排缺陷密度向上延伸，预期将可获得低缺陷密度。
【IPC分类】H01L33/32, C30B29/38
【公开号】CN104952998
【申请号】CN201410116061
【发明人】郑克勇, 王佑立, 杨伟臣, 邱绍谚
【申请人】郑克勇
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2014年3月26日